JP2011509473A - Rotatetheninsertselectedbitsファシリティ及びそのための命令 - Google Patents

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Abstract

【課題】 ROTATE THEN INSERT SELECTED BITSファシリティ及びそのための命令を提供する。
【解決手段】 コンピュータを動作させる方法において、Zビットを有するrotate−then−insert命令が、フェッチ及び実行され、第1レジスタの第1オペランドがある量だけ回転される。Zビットが「0」である場合、ブール演算の結果の選択された部分が第2レジスタの第2オペランドの対応するビットに挿入される。Zビットが「1」である場合、挿入されたビットに加えて、第2オペランドの挿入されたビット以外のビットが0に設定される。
【選択図】 図17

Description

本発明は、コンピュータ・システムに関し、より具体的には、コンピュータ・システムのプロセッサの命令機能に関する。
商標:IBM(登録商標)は、米国ニューヨーク州アーモンク所在のInternational Business Machines Corporation社の登録商標であり、S/390、Z900及びz990、並びに他の製品名は、International Business Machines Corporation社又は他の会社の登録商標又は製品名であり得る。
1960年代にIBM(登録商標)のSystem360として知られていたマシンに始まり現在に至るまで、IBMは、コンピュータ・システムに対するその本質的な性質のために「メインフレーム」として知られるようになった特別なアーキテクチャを開発してきており、その動作原理は、IBMの発明者が発明した命令の「メインフレーム」実装時に実行することができる命令を記述することによりそのマシンのアーキテクチャを示すものであり、それらは、長年にわたって示された通り、IBMの非特許文献1に含めることによって、重大な貢献として「メインフレーム」が表すコンピューティング・マシンの状態の改善に大きく貢献している。非特許文献1は、SA−22−7832−05として標準的な公開解説書になっており、IBMのz9(登録商標)メインフレーム・サーバに組み込まれている。非特許文献1は、引用によりその全体を本明細書に組み入れる。
図1を参照すると、従来技術のホスト・コンピュータ・システム50の代表的なコンポーネントが描かれている。コンピュータ・システムにおいて、当技術分野において周知である他のコンポーネント構成を用いることもできる。代表的なホスト・コンピュータ50は、メイン・ストア(コンピュータ・メモリ2)と通信状態にある1つ又は複数のCPU1に加えて、ストレージ・デバイス11及び他のコンピュータ又はSAN等と通信するためのネットワーク10へのI/Oインターフェースを含む。CPU1は、アーキテクチャ化された(architectured)命令セット及びアーキテクチャ化されたファシリティを有するアーキテクチャに準拠している。CPU1は、プログラム・アドレス(仮想アドレス)をメモリの実アドレスに変換するための動的アドレス変換(Dynamic Address Translation、DAT)3を有することができる。DATは、一般的に、変換をキャッシュに入れるための変換ルックアサイド・バッファ(Translation Lookaside Buffer、TLB)7を含むので、コンピュータ・メモリ2のブロックへの後のアクセスは、アドレス変換の遅延を必要としない。一般的に、コンピュータ・メモリ2とプロセッサ1との間に、キャッシュ9が用いられる。キャッシュ9は、1つより多いCPUが利用可能な大型のキャッシュと、大型キャッシュと各CPUとの間のより小型でより高速な(下位レベルの)キャッシュとを有する階層とすることができる。幾つかの実装において、下位レベルのキャッシュは、命令のフェッチ及びデータ・アクセスのために別個の下位レベル・キャッシュを与えるように分割される。一実施形態において、命令は、キャッシュ9を介して、命令フェッチ・ユニット4によりメモリ2からフェッチされる。命令は、命令デコード・ユニット(6)でデコードされ、命令実行ユニット8にディスパッチされる(幾つかの実施形態においては他の命令と共に)。一般的には、例えば、演算実行ユニット、浮動小数点実行ユニット、及び分岐命令実行ユニットなどの幾つかの実行ユニット8が用いられる。命令は、実行ユニットによって実行され、必要に応じて命令が指定したレジスタ又はメモリからオペランドにアクセスする。メモリ2からオペランドにアクセスする(ロード又はストアする)場合、典型的には、ロード・ストア・ユニット5が、実行される命令の制御下でアクセスを処理する。命令は、ハードウェア回路又は内部のマイクロ・コード(ファームウェア)において、又はその両方の組み合わせによって実行することができる。
図2において、ホスト・アーキテクチャのホスト・コンピュータ・システム50をエミュレートする、従来技術のエミュレートされたホスト・コンピュータ・システム21の一例が提供される。エミュレートされたホスト・コンピュータ・システム21では、ホスト・プロセッサ(CPU)1は、エミュレートされたホスト・プロセッサ(又は仮想ホスト・プロセッサ)であり、かつ、ホスト・コンピュータ50のプロセッサ1のものとは異なるネイティブな命令セットのアーキテクチャを有するエミュレーション・プロセッサ27を含む。エミュレートされたホスト・コンピュータ・システム21は、エミュレーション・プロセッサ27がアクセス可能なメモリ22を有する。例示的な実施形態において、メモリ22は、ホスト・コンピュータ・メモリ2の部分と、エミュレーション・ルーチン23の部分とに区分化される。ホスト・コンピュータ・メモリ2は、ホスト・コンピュータ・アーキテクチャに従い、エミュレートされたホスト・コンピュータ・システム21のプログラムにより利用可能である。エミュレーション・プロセッサ27は、エミュレートされたプロセッサ1のもの以外のアーキテクチャのアーキテクチャ化された(architected)命令セットのネイティブ命令を実行し、このネイティブ命令はエミュレーション・ルーチン・メモリ23から取得されたものであり、かつ、エミュレーション・プロセッサ27は、シーケンス及びアクセス/デコード・ルーチンにおいて取得される1つ又は複数の命令を用いることによって、ホスト・コンピュータ・メモリ2の中のプログラム由来の実行のためのホスト命令にアクセスすることができ、このシーケンス及びアクセス/デコード・ルーチンは、アクセスされたホスト命令をデコードして、アクセスされたホスト命令の機能をエミュレートするためのネイティブ命令実行ルーチンを判定することができる。ホスト・コンピュータ・システム50のアーキテクチャのために定義された、例えば、汎用レジスタ、制御レジスタ、動的アドレス変換、及びI/Oサブシステムのサポート、並びにプロセッサ・キャッシュといったファシリティを含む他のファシリティを、アーキテクチャ化ファシリティ・ルーチンによってエミュレートすることができる。エミュレーション・ルーチンは、エミュレーション・ルーチンの性能を高めるために、エミュレーション・プロセッサ27において利用可能な(汎用レジスタ、及び仮想アドレスの動的変換といった)機能を利用することもできる。ホスト・コンピュータ50の機能をエミュレートする際にプロセッサ27を支援するために、専用のハードウェア及びオフ・ロード・エンジンを設けることもできる。
メインフレームにおいて、アーキテクチャ化されたマシン命令は、通常、プログラマによって、多くの場合コンパイラ・アプリケーションを介して、今日では「C」プログラマによって用いられる。ストレージ媒体内に格納されたこれらの命令をz/ArchitectureのIBMサーバにおいて、又は代替的に他のアーキテクチャを実行するマシンにおいてネイティブに実行することができる。これらの命令は、既存の及び将来のIBMメインフレーム・サーバにおいて、及び、IBMの他のマシン(例えば、pSeries(登録商標)サーバ及びxSeries(登録商標)サーバ)上で、エミュレートすることができる。これらの命令は、IBM(登録商標)、Intel(登録商標)、AMD(商標)、Sun Microsystemsなどによって製造されたハードウェアを用いて種々のマシン上でLinuxを実行しているマシンにおいて実行することができる。Z/Architecture(登録商標)下でそのハードウェア上で実行することに加えて、Linuxを用いること、並びに、エミュレーション・モードにあるHercules、UMX、FSI(Fundamental Software,Inc)、又はPlatform Solutions,Inc(PSI)によるエミュレーションを用いるマシンを用いることもできる。エミュレーション・モードにおいては、ネイティブ・プロセッサによって、エミュレーション・ソフトウェアが実行され、エミュレートされるプロセッサのアーキテクチャをエミュレートする。
ネイティブ・プロセッサ27は、一般的に、エミュレートされるプロセッサのエミュレーションを行なうためにファームウェア又はネイティブ・オペレーティング・システムのいずれかを含むエミュレーション・ソフトウェア23を実行する。エミュレーション・ソフトウェア23は、エミュレートされるプロセッサ・アーキテクチャの命令のフェッチと実行を担当する。エミュレーション・ソフトウェア23は、エミュレートされるプログラム・カウンタを維持し、命令境界を常時監視している。エミュレーション・ソフトウェア23は、一度に1つ又は複数のエミュレートされたマシン命令をフェッチし、ネイティブ・プロセッサ27により実行するために、その1つ又は複数のエミュレートされたマシン命令を対応するネイティブマシン命令のグループに変換することができる。これらの変換された命令は、より速い変換を達成できるようにキャッシュに入れることができる。それにも関わらず、エミュレーション・ソフトウェアは、エミュレートされたプロセッサ・アーキテクチャのアーキテクチャ規則を維持し、オペレーティング・システム及びエミュレートされたプロセッサのために書かれたアプリケーションが正確に動作することを保証する必要がある。さらに、エミュレーション・ソフトウェアは、これらに限られるものではないが、制御レジスタ、汎用レジスタ、浮動小数点レジスタ、例えばセグメント・テーブル及びページ・テーブルを含む動的アドレス変換機能、割り込み機構、コンテキスト・スイッチ機構、時刻(Time of Day、TOD)クロック、及びI/Oサブシステムへのアーキテクチャ化インターフェースを含む、エミュレートされたプロセッサ1のアーキテクチャによって識別されるリソースを提供し、オペレーティング・システム又はエミュレートされたプロセッサ上で実行するように設計されたアプリケーション・プログラムが、エミュレーション・ソフトウェアを有するネイティブ・プロセッサ上に実行できるようにしなければならない。
エミュレートされる特定の命令がデコードされ、個々の命令の機能を実行するためのサブルーチンが呼び出される。エミュレートされたプロセッサ1の機能をエミュレートするエミュレーション・ソフトウェア機能23は、例えば、「C」サブルーチン又はドライバにおいて、或いは好ましい実施形態の説明を理解した後で当業者の技術の範囲内にあるような特定のハードウェアのためにドライバを提供する他のいずれかの方法で実施される。これらに限られるものではないが、Beausoleil他による「Multiprocessor for hardware emulation」という名称の特許文献1、Scalzi他による「Preprocessing of stored target routines for emulating incompatible instructions on a target processor」という名称の特許文献2、Davidian他による「Decoding guest instruction to directly access emulation routines that emulate the guest instructions」という名称の特許文献3、Gorishek他による「Symmetrical multiprocessing bus and chipset used for coprocessor support allowing non‐native code to run in a system」という名称の特許文献4、Lethin他による「Dynamic optimizing object code translator for architecture emulation and dynamic optimizing object code translation method」という名称の特許文献5、Eric Trautによる「Method for emulating guest instructions on a host computer through dynamic recompilation of host instructions」という名称の特許文献6その他多くのものを含む、種々のソフトウェア及びハードウェア・エミュレーションの特許は、当業者が利用可能なターゲット・マシンのための異なるマシンのために設計された命令形式のエミュレーションを達成するための様々な既知の方法、並びに、上記で参照されたものにより使用される市販のソフトウェア技術を示す。
米国特許第5551013号 米国特許第6009261号 米国特許第5574873号 米国特許第6308255号 米国特許第6463582号 米国特許第5790825号
「z/Architecture(登録商標) Principles of Operation」、IBM(登録商標)刊行番号SA22−7832−05、第6版、2007年4月
ROTATE THEN INSERT SELECTED BITSファシリティ及びそのための命令を提供する。
Zビットを有するrotate then insert命令がフェッチし、実行され、第1レジスタの第1オペランドがある量だけ回転される。Zビットが「0」である場合、ブール演算の結果の選択された部分が第2レジスタの第2オペランドの対応するビットに挿入される。Zビットが「1」である場合、挿入されたビットに加えて、第2オペランドの挿入されたビット以外のビットが0に設定される。
条件コードは、保存された結果が符号付き値であり、かつ、結果が0であること、0以外であること、又は0より大きいことを示すように設定される。
本発明は、汎用レジスタのようなアーキテクチャ・リソースへの依存性を軽減し、新しい命令を用いるソフトウェア・バージョンの機能及び性能を改善する、既存のアーキテクチャと整合性が取れた新しい命令機能を提供しようとするものである。
本発明とみなされる主題は、本明細書の最後にある特許請求の範囲において具体的に示され、明確に請求されている。本発明の前記及び他の目的、特徴及び利点は、添付の図面と併用される以下の詳細な説明から明らかである。
従来技術の例示的なホスト・コンピュータ・システムを示す図である。 従来技術の例示的なエミュレートされたホスト・コンピュータ・システムを示す図である。 従来技術の例示的なコンピュータ・システムを示す図である。 従来技術の例示的なコンピュータ・ネットワークを示す図である。 従来技術のコンピュータ・システムの要素を示す図である。 従来技術のコンピュータ・システムの詳細な要素を示す。 従来技術のコンピュータ・システムの詳細な要素を示す。 従来技術のコンピュータ・システムの詳細な要素を示す。 コンピュータ・システムのマシン命令形式を示す。 コンピュータ・システムのマシン命令形式を示す。 コンピュータ・システムのマシン命令形式を示す。 コンピュータ・システムのマシン命令形式を示す。 コンピュータ・システムのマシン命令形式を示す。 コンピュータ・システムのマシン命令形式を示す。 本発明の一実施形態による例示的な命令形式を示す。 本発明の一実施形態による例示的な命令形式を示す。 本発明の一実施形態による例示的なフローを示す。
一実施形態において、本発明は、ソフトウェア(ライセンスを受けた内部コード、ファームウェア、マイクロ・コード、ミリ・コード、ピコ・コード等と呼ばれることもあり、これらのいずれも本発明と整合性がある)により実施することができる。図1を参照すると、本発明を具体化するソフトウェア・プログラム・コードは、一般的に、CD−ROMドライブ、テープドライブ、又はハードドライブといった長期ストレージ媒体7から、システム50のCPU(中央処理装置)1としても知られるプロセッサによってアクセスされる。ソフトウェア・プログラム・コードは、ディスケット、ハードドライブ、又はCD−ROMなどの、データ処理システムと共に用いるための種々の周知の媒体のいずれかに組み入れることができる。コードは、こうした媒体上に分散させても、又は、コンピュータ・メモリ2からユーザに分散させても、或いは、他のシステムのユーザが用いるために、ネットワーク10上のコンピュータ・システムのストレージから他のコンピュータ・システムに分散させてもよい。
代替的に、プログラム・コードをメモリ2に組み入れることができ、プロセッサ・バスを用いて、プロセッサ1によりプログラム・コードにアクセスすることができる。このようなプログラム・コードは、種々のコンピュータ・コンポーネント及び1つ又は複数のアプリケーション・プログラムの機能との対話を制御するオペレーティング・システムを含む。プログラム・コードは、通常、高密度ストレージ媒体11から高速メモリ2にページングされ、そこで、プロセッサ1による処理が利用可能になる。メモリ内のソフトウェア・プログラム・コードを物理的媒体上に組み入れ、及び/又は、ネットワークを介してソフトウェア・コードを分散させるための技術及び方法は周知であり、本明細書ではこれ以上説明しない。有形媒体(これらに限られるものではないが、電子メモリ・モジュール(RAM)、フラッシュメモリ、コンパクトディスク(CD)、DVD、磁気テープなどを含む)上に作成され、格納されたとき、プログラム・コードは、「コンピュータ・プログラム」と呼ばれることが多い。コンピュータ・プログラム媒体は、一般に、処理回路による実行のために、好ましくはコンピュータ・システム内の処理回路によって読み取り可能である。
図3は、本発明を実施することができる代表的なワークステーション又はサーバ・ハードウェア・システムを示す。図3のシステム100は、随意的な周辺機器を含む、パーソナル・コンピュータ、ワークステーション又はサーバなどの代表的なコンピュータ・システム101を含む。ワークステーション101は、1つ又は複数のプロセッサ106と、周知の技術に従ってプロセッサ106とシステム101の他のコンポーネントを接続し、これらの間の通信を可能にするために用いられるバスとを含む。バスは、プロセッサ106を、例えばハードドライブ(例えば、磁気媒体、CD、DVD、及びフラッシュメモリのいずれかを含む)又はテープドライブを含むことができる、メモリ105及び長期ストレージ107に接続する。システム101はまた、バスを介して、マイクロプロセッサ106を、キーボード104、マウス103、プリンタ/スキャナ110、及び/又はタッチ・センシティブ・スクリーン、デジタル化された入力パッド等のいずれかのユーザ・インターフェース機器とすることができる他のインターフェース機器といった、1つ又は複数のインターフェース機器に接続する、ユーザ・インターフェース・アダプタを含むこともできる。バスはまた、ディスプレイ・アダプタを介して、LCDスクリーン又はモニタなどのディスプレイ装置102をマイクロプロセッサ106にも接続する。
システム101は、ネットワーク109と通信する108ことができるネットワーク・アダプタを介して、他のコンピュータ又はコンピュータ・ネットワークと通信することができる。例示的なネットワーク・アダプタは、通信チャネル、トークン・リング、イーサネット、又はモデムである。代替的に、ワークステーション101は、CDPD(セルラー・デジタル・パケット・データ)カードのような無線インターフェースを用いて通信することもできる。ワークステーション101は、ローカル・エリア・ネットワーク(LAN)又は広域エリアネットワーク(WAN)内のこうした他のコンピュータと関連付けることができ、或いは、別のコンピュータ等とのクライアント/サーバ構成におけるクライアントとすることができる。これらの構成の全て、並びに、適切な通信ハードウェア及びソフトウェアは、当技術分野において周知である。
図4は、本発明を実施することができるデータ処理ネットワーク200を示す。データ処理ネットワーク200は、各々が複数の個々のワークステーション101、201、2202、203、204を含むことができる、無線ネットワーク及び有線ネットワークのような複数の個々のネットワークを含むことができる。さらに、当業者であれば理解するように、1つ又は複数のLANを含ませることができ、そこで、LANは、ホスト・コンピュータに結合された複数のインテリジェント・ワークステーションを含むことができる。
さらに図4を参照すると、ネットワークはまた、ゲートウェイ・コンピュータ(クライアント・サーバ206)、又はアプリケーション・サーバ(データ・リポジトリにアクセスすることができ、かつ、ワークステーション205から直接アクセスすることもできるリモート・サーバ208)などのメインフレーム・コンピュータ又はサーバを含むこともできる。ゲートウェイ・コンピュータ206は、各ネットワーク207への入口点として働く。ゲートウェイは、1つのネットワーク・プロトコルを別のものに接続するときに必要とされる。ゲートウェイ206は、通信リンクによって別のネットワーク(例えば、インターネット207)に結合できることが好ましい。ゲートウェイ206はまた、通信リンクを用いて、1つ又は複数のワークステーション101、201、202、203、204に直接結合することもできる。ゲートウェイ・コンピュータは、IBM Corp.社から入手可能なIBM eServer(商標)、zSeries(登録商標)、z9(登録商標)サーバを用いて実装することができる。
本発明を組み入れるソフトウェア・プログラミング・コードは、一般的に、CD−ROMドライブ又はハードドライブといった長期ストレージ媒体107から、システム101のプロセッサ106によりアクセスされる。ソフトウェア・プログラミング・コードは、ディスケット、ハードドライブ、又はCD−ROMなどの、データ処理システムと共に用いるための種々の周知の媒体のいずれかに組み入れることができる。コードは、こうした媒体上に分散させても、又は、コンピュータ・メモリ2からユーザに分散させても、或いは、他のシステムのユーザが用いるために、ネットワーク10上のコンピュータ・システムのストレージから他のコンピュータ・システムに分散させてもよい。
代替的に、プログラム・コード111をメモリ105に組み入れることができ、プロセッサ・バスを用いてプロセッサ106によりプログラム・コード111にアクセスすることができる。このようなプログラミング・コードは、種々のコンピュータ・コンポーネント及び1つ又は複数のアプリケーション・プログラム112の機能との対話を制御するオペレーティング・システムを含む。プログラム・コードは、通常、高密度ストレージ媒体107から高速メモリ105にページングされ、そこで、プロセッサ106による処理が利用可能になる。メモリ内のソフトウェア・プログラム・コードを物理的媒体上に組み入れ、及び/又は、ネットワークを介してソフトウェア・コードを分散させるための技術及び方法は周知であり、本明細書ではこれ以上説明しない。有形媒体(これらに限られるものではないが、電子メモリ・モジュール(RAM)、フラッシュメモリ、コンパクトディスク(CD)、DVD、磁気テープなどを含む)上に作成され、格納されたとき、プログラム・コードは、「コンピュータ・プログラム」と呼ばれることが多い。コンピュータ・プログラム媒体は、一般に、処理回路による実行のために、好ましくはコンピュータ・システム内の処理回路によって読み取り可能である。
プロセッサが最も容易に利用できるキャッシュ(通常、プロセッサの他のキャッシュよりも高速で小さい)は、最下位(L1又はレベル1)のキャッシュであり、メインストア(メインメモリ)は、最上位レベルのキャッシュ(3つのレベルがある場合にはL3)である。最下位レベルのキャッシュは、実行されるマシン命令を保持する命令キャッシュ(I−キャッシュ)と、データ・オペランドを保持するデータ・キャッシュ(D−キャッシュ)に分割されることが多い。
図5を参照すると、プロセッサ106についての例示的なプロセッサの実施形態が示される。一般的には、メモリブロックをバッファに入れてプロセッサ性能を向上させるために、1つ又は複数のレベルのキャッシュ303が用いられる。キャッシュ303は、使用される可能性が高いメモリデータのキャッシュラインを保持する高速バッファである。典型的なキャッシュラインは、64バイト、128バイト、又は256バイトのメモリデータである。データをキャッシュに入れるのではなく、命令をキャッシュに入れるために、別個のキャッシュが用いられることが多い。キャッシュ・コヒーレンス(メモリ及びキャッシュ内のラインのコピーの同期)は、多くの場合、当技術分野において周知の種々の「スヌープ(Snoop)」アルゴリズムによって与えられる。プロセッサ・システムの主ストレージ装置105は、キャッシュと呼ばれることが多い。4つのレベルのキャッシュ303を有するプロセッサ・システムにおいて、主ストレージ105は、一般により高速であり、かつ、コンピュータ・システムが利用できる不揮発性ストレージ(DASD、テープ等)の一部だけを保持するので、レベル5(L5)のキャッシュと呼ばれることがある。主ストレージ105は、オペレーティング・システムによって主ストレージ105との間でページングされるデータのページを「キャッシュに入れる」。
プログラム・カウンタ(命令カウンタ)311は、実行される現行の命令のアドレスを常時監視している。z/Architectureプロセッサのプログラム・カウンタは、64ビットであり、従来のアドレッシング制限をサポートするために、31ビット又は24ビットに切り捨てることができる。プログラム・カウンタは、一般的に、コンテキスト・スイッチの際に持続するように、コンピュータのPSW(プログラム状況ワード)内に組み入れられる。従って、例えば、オペレーティング・システムが、プログラム・カウンタ値を有する進行中のプログラムに割り込みをかけることが可能である(プログラム環境からオペレーティング・システム環境へのコンテキスト・スイッチ)。プログラムのPSWは、プログラムがアクティブでない間、プログラム・カウンタ値を保持し、オペレーティング・システムが実行されている間、オペレーティング・システムの(PSW内の)プログラム・カウンタを用いる。一般に、プログラム・カウンタは、現行の命令のバイト数に等しい量だけインクリメントされる。RISC(Reduced Instruction Set Computing、縮小命令セット・コンピューティング)命令は、典型的には固定長であり、CISC(Complex Instruction Set Computing、複合命令セット・コンピューティング)命令は、典型的には可変長である。IBM z/Architectureの命令は、2バイト、4バイト、又は6バイトの長さを有するCISC命令である。例えば、コンテキスト・スイッチの操作又は分岐命令の分岐成立(Branch taken)操作により、プログラム・カウンタ311が変更される。コンテキスト・スイッチ操作において、現行のプログラム・カウンタ値は、実行されるプログラムについての他の状態情報(条件コードのような)と共にプログラム状況ワード(PSW)に保存され、実行される新しいプログラム・モジュールの命令を指し示す新しいプログラム・カウンタ値がロードされる。分岐成立操作を行ない、分岐命令の結果をプログラム・カウンタ311にロードすることによって、プログラムが判断を下すこと又はプログラム内でループすることが可能になる。
典型的には、プロセッサ106の代わりに命令をフェッチするために、命令フェッチ・ユニット305が用いられる。フェッチ・ユニットは、「次の順次命令(next sequential instruction)」、分岐成立命令のターゲット命令、又はコンテキスト・スイッチの後のプログラムの最初の命令のいずれかをフェッチする。今日の命令フェッチ・ユニットは、プリフェッチされた命令を使用することができる可能性に基づいて、命令を投機的にプリフェッチするためのプリフェッチ技術を用いることが多い。例えば、フェッチ・ユニットは、次の順次命令を含む16バイトの命令と、付加的なバイトの更なる順次命令とをフェッチすることができる。
次いで、フェッチされた命令は、プロセッサ106によって実行される。一実施形態において、フェッチされた命令は、フェッチ・ユニットのディスパッチ・ユニット306に渡される。ディスパッチ・ユニット306は命令をデコードし、デコードされた命令についての情報を適切なユニット307、308、310に転送する。実行ユニット307は、一般的には、命令フェッチ・ユニット305からデコードされた算術命令についての情報を受け取り、命令のオペコードに従ってオペランドに関する算術演算を行なう。オペランドは、好ましくは、メモリ105、アーキテクチャ化レジスタ309、又は実行される命令の即値フィールドのいずれかから、実行ユニット307に提供される。実行の結果は、格納されるとき、メモリ105、レジスタ309、又は他のマシン・ハードウェア(制御レジスタ、PSWレジスタ等のような)内に格納される。
プロセッサ106は、一般的に、命令の機能を実行するための1つ又は複数の実行ユニット307、308、310を有する。図6を参照すると、実行ユニット307は、インターフェース論理407を介して、アーキテクチャ化された汎用レジスタ309、デコード/ディスパッチ・ユニット306、ロード・ストア・ユニット310、及び他のプロセッサ・ユニット401と通信することができる。実行ユニット307は、幾つかのレジスタ回路403、404、405を用いて、算術論理演算ユニット(ALU)402が動作する情報を保持することができる。ALUは、加算(add)、減算(subtract)、乗算(mmultiply)、及び除算(divide)などの算術演算、並びに、論理積(and)、論理和(or)、及び排他的論理和(xor)、ローテート(rotate)及びシフト(shift)のような論理関数を行なう。ALUは、設計に依存する専用の演算をサポートすることが好ましい。他の回路は、例えば条件コード及びリカバリー・サポート論理を含む、他のアーキテクチャ化ファシリティ408を提供することができる。一般的には、ALU演算の結果は、出力レジスタ回路406に保持され、この出力レジスタ回路406が、結果を種々の他の処理機能に転送することができる。多数のプロセッサ・ユニットの構成が存在し、本説明は、一実施形態の代表的な理解を与えることのみを意図している。
例えばADD命令は算術及び論理機能を有する実行ユニット307で実行され、一方、例えば浮動小数点命令は特化された浮動小数点能力を有する浮動小数点実行部で実行される。実行ユニットは、オペランドに対してオペコードが定めた機能を行なうことにより、命令が特定したオペランドに対して動作することが好ましい。例えば、ADD命令は、命令のレジスタ・フィールドによって特定された2つのレジスタ309内に見出されるオペランドに対して、実行ユニット307により実行することができる。
実行ユニット307は、2つのオペランドに対して算術加算を行い、結果を第3オペランドに格納し、ここで、第3オペランドは、第3レジスタであってもよく又は2つのソース・レジスタのいずれかであってもよい。実行ユニットは、シフト、ローテート、論理積、論理和、及び排他的論理和のような種々の論理関数、並びに、加算、減算、乗算、除算のいずれかを含む、種々の代数関数を行なうことができる算術論理演算ユニット(ALU)402を使用することが好ましい。スカラー演算のために設計されたALU402もあり、浮動小数点のために設計されたALU402もある。データは、アーキテクチャに応じて、ビッグエンディアン(Big Endian)(最下位のバイトが最も高いバイト・アドレスである)、又はリトルエンディアン(Little Endian)(最下位のバイトが最も低いバイト・アドレスである)とすることができる。IBM z/Architectureは、ビッグエンディアンである。符号付きフィールドは、アーキテクチャに応じて、符号及び大きさ、1の補数、又は2の補数とすることができる。2の補数における負の値又は正の値は、ALU内で加法しか必要としないため、ALUが減算能力を設計する必要がないという点で、2の補数は有利である。数値は、通常省略表現で記述され、12ビット・フィールドは、4,096バイトブロックのアドレスを定め、通常、例えば4Kバイト(キロバイト)ブロックのように記述される。
図7を参照すると、分岐命令を実行するための分岐命令情報が、典型的には、分岐ユニット308に送られ、この分岐ユニット308は、多くの場合、分岐履歴テーブル432のような分岐予測アルゴリズムを用いて、他の条件付き演算が完了する前に分岐の結果を予測する。条件付き演算が完了する前に、現行の分岐命令のターゲットがフェッチされ、投機的に実行される。条件付き演算が完了すると、投機的に実行された分岐命令は、条件付き演算の条件及び投機された結果に基づいて、完了されるか又は破棄される。典型的な分岐命令は、条件コードを試験し、条件コードが分岐命令の分岐要件を満たす場合、ターゲット・アドレスに分岐することができ、ターゲット・アドレスは、例えば、命令のレジスタ・フィールド又は即値フィールド内に見出されるものを含む幾つかの数に基づいて計算することができる。分岐ユニット308は、複数の入力レジスタ回路427、428、429と、出力レジスタ回路430とを有するALU426を用いることができる。分岐ユニット308は、例えば、汎用レジスタ309、デコード・ディスパッチ・ユニット306、又は他の回路425と通信することができる。
例えば、オペレーティング・システムによって開始されるコンテキスト・スイッチ、コンテキスト・スイッチを発生させるプログラム例外又はエラー、コンテキスト・スイッチを発生させるI/O割り込み信号、或いは、(マルチスレッド環境における)複数のプログラムのマルチスレッド活動を含む様々な理由により、命令のグループの実行に割り込みがかけられることがある。コンテキスト・スイッチ操作では、現在実行中のプログラムについての状態情報を保存し、次いで、起動される別のプログラムについての状態情報をロードすることが好ましい。状態情報は、例えば、ハードウェア・レジスタ又はメモリ内に保存することができる。状態情報は、実行される次の命令を指し示すプログラム・カウンタ値と、条件コードと、メモリ変換情報と、アーキテクチャ化されたレジスタの内容とを含むことが好ましい。コンテキスト・スイッチの活動は、ハードウェア回路、アプリケーション・プログラム、オペレーティング・システム・プログラム、又はファームウェア・コード(マイクロ・コード、ピコ・コード、又はライセンスを受けた内部コード(LIC))単独で又はその組み合わせで実施することができる。
プロセッサは、命令により定められた方法に従ってオペランドにアクセスする。命令は、命令の一部の値を用いて即値オペランドを与えることができ、汎用レジスタ又は専用レジスタ(例えば浮動小数点レジスタ)のいずれかを明示的に指し示す1つ又は複数のレジスタ・フィールドを与えることができる。命令は、オペコード・フィールドによって、オペランドとして識別されるインプライド・レジスタ(implied register)を用いることができる。命令は、オペランドのためのメモリ位置を用いることができる。z/Architectureの長変位ファシリティ(long displacement facility)により例示されるように、オペランドのメモリ位置を、レジスタ、即値フィールド、又はレジスタと即値フィールドの組み合わせによって与えることができ、命令は、基準レジスタ、指標レジスタ、及び即値フィールド(変位フィールド)を定め、これらが、例えば互いに加算されてメモリ内のオペランドのアドレスをもたらす。ここでの位置(location)は、一般的に、特に断りのない限り、メインメモリ(主ストレージ)内の記憶位置を意味する。
図8を参照すると、プロセッサは、ロード/ストア・ユニット310を用いて、ストレージにアクセスする。ロード/ストア・ユニット310は、メモリ303内のターゲット・オペランドのアドレスを取得し、オペランドをレジスタ309又は別のメモリ303記憶位置にロードすることによってロード操作を行うことができ、或いは、メモリ303内のターゲット・オペランドのアドレスを取得し、レジスタ309又は別のメモリ303の記憶位置から取得したデータをメモリ303内のターゲット・オペランドの記憶位置に格納することによって、格納操作を行うことができる。ロード/ストア・ユニット310は、投機的なものであってもよく、命令シーケンスに対してアウト・オブ・オーダー式の順序でメモリにアクセスすることができるが、命令がイン・オーダー式に実行されたという外観を、プログラムに対して維持する必要がある。ロード/ストア・ユニット310は、汎用レジスタ309、デコード/ディスパッチ・ユニット306、キャッシュ/メモリ・インターフェース303、又は他の要素455と通信することができ、ストレージ・アドレスを計算し、かつ、パイプライン処理を順に行なって操作をイン・オーダー式に保持するための、種々のレジスタ回路、ALU458、及び制御論理463を含む。一部の動作は、アウト・オブ・オーダー式とすることができるが、ロード/ストア・ユニットは、アウト・オブ・オーダー式動作を、当技術分野において周知のようなイン・オーダー式に実行されたプログラムに見えるようにする機能を提供する。
好ましくは、アプリケーション・プログラムが「見ている」アドレスは、仮想アドレスと呼ばれることが多い。仮想アドレスは、「論理アドレス」及び「実効アドレス(effective address)」と呼ばれることもある。これらの仮想アドレスは、これらに限られるものではないが、単に仮想アドレスをオフセット値にプリフィックス付加すること、1つ又は複数の変換テーブルを介して仮想アドレスを変換することを含む種々の動的アドレス変換(DAT)312技術の1つによって、物理的メモリ位置にリダイレクトされるという点で仮想のものであり、変換テーブルは、少なくともセグメント・テーブル及びページ・テーブルを単独で又は組み合わせて含むことが好ましく、セグメント・テーブルは、ページ・テーブルを指し示すエントリを有することが好ましい。z/Architectureでは、領域第1テーブル、領域第2テーブル、領域第3テーブル、セグメント・テーブル、及び随意的なページ・テーブルを含む、変換の階層が提供される。アドレス変換の性能は、仮想アドレスを関連した物理的メモリ位置にマッピングするエントリを含む変換ルックアサイド・バッファ(TLB)を用いることによって改善されることが多い。エントリは、DAT312が変換テーブルを用いて仮想アドレスを変換したときに作成される。次いで、後に仮想アドレスを用いることで、低速の順次変換テーブル・アクセスではなく、高速のTLBのエントリを用いることが可能になる。TLBの内容は、LRU(Least Recently Used)を含む種々の置換アルゴリズムによって管理することができる。
プロセッサがマルチプロセッサ・システムのプロセッサである場合には、各プロセッサは、コヒーレンシのために、I/O、キャッシュ、TLB、及びメモリといった共有リソースをインターロック状態に保持する責任を負う。キャッシュ・コヒーレンシを保持する際に、一般的には「スヌープ」技術が用いられる。スヌープ環境においては、共有を容易にするために、各キャッシュラインを、共有状態、排他的状態、変更状態、無効状態等のいずれか1つの状態にあるものとしてマーク付けすることができる。
I/Oユニット304は、プロセッサに、例えばテープ、ディスク、プリンタ、ディスプレイ、及びネットワークを含む周辺機器に取り付けるための手段を与える。I/Oユニットは、ソフトウェア・ドライバによってコンピュータ・プログラムに提示されることが多い。IBMによるz/Seriesのようなメインフレームにおいては、チャネル・アダプタ及びオープン・システム・アダプタが、オペレーティング・システムと周辺機器との間に通信をもたらすメインフレームのI/Oユニットである。
非特許文献1からの以下の記述は、コンピュータ・システムのアーキテクチャ上の観点を記載する。:
ストレージ:
コンピュータ・システムは、主ストレージ内の情報、並びに、アドレッシング、保護、参照、及び変更の記録を含む。アドレッシングの幾つかの態様は、アドレスの形式、アドレス空間の概念、種々のタイプのアドレス、及び1つのタイプのアドレスを別のタイプのアドレスに変換する方法を含む。主ストレージの一部は、永続的に割り当てられたストレージ場所を含む。主ストレージは、システムに、データの直接アドレス指定可能な高速アクセス・ストレージを与える。データ及びプログラムの両方は、これらを処理できるようになる前に、(入力装置から)主ストレージにロードしなければならない。
主ストレージは、キャッシュと呼ばれることもある、1つ又は複数のより小さくより高速アクセスのバッファ・ストレージを含むことができる。キャッシュは、一般に、CPU又はI/Oプロセッサと物理的に関連付けられる。物理的構成及び別個のストレージ媒体を使用することの影響は、性能に対するものを除き、通常、プログラムにより観察することはできない。
命令及びデータ・オペランドについて、別個のキャッシュを保持することができる。キャッシュ内の情報は、キャッシュブロック又はキャッシュライン(又は短縮してライン)と呼ばれる、整数境界(integral boundary)上にある連続したバイト内に保持される。モデルは、キャッシュラインのサイズをバイトで返す、EXTRACT CACHE ATTRIBUTE命令を提供することができる。モデルはまた、データ又は命令キャッシュへのストレージのプリフェッチ、或いは、キャッシュからのデータの解放に影響を与える、PREFETCH DATA及びPREFETCH DATA RELATIVE LONG命令を提供することができる。
ストレージは、長い水平方向のビット文字列と見なされる。大部分の操作に関して、ストレージへのアクセスは、左から右への順序で進む。ビット文字列は、8ビットの単位に分割される。8ビット単位は1バイトと呼ばれ、これが全ての情報形式の基本的な構成要素(building block)である。ストレージ内のバイト位置の各々は、一意の負でない整数によって特定され、それがそのバイト位置のアドレス、即ち、簡単に言えばバイト・アドレスである。隣接したバイト位置は、左の0で始まり、左から右への順序で進む連続したアドレスを有する。アドレスは、符号なしの2進整数であり、24ビット、31ビット、又は64ビットである。
情報は、ストレージとCPU又はチャネル・サブシステムの間で、一度に1バイトだけ又はバイトのグループだけ伝送される。特に断りのない限り、ストレージ内のバイトのグループは、グループの左端バイトによってアドレス指定される。グループ内のバイト数は、行われる動作により暗示されるか又は明示的に指定される。CPU動作に用いられるとき、バイトのグループはフィールドと呼ばれる。バイトのグループの各々において、ビットは、左から右への順序で番号が付けられる。左端ビットは「上位(high-order)」ビットと呼ばれることがあり、右端ビットは「下位(low-order)」ビットと呼ばれることがある。しかしながら、ビット数は、ストレージ・アドレスではない。バイトだけがアドレス指定することができる。ストレージ内のバイトの個々のビットに対して操作を行うためには、バイト全体にアクセスする必要がある。1バイト内のビットは、左から右へ0から7までの番号が付けられる。1つのアドレス内のビットは、24ビット・アドレスの場合、8−31又は40−63の番号を付けることができ、或いは、31ビット・アドレスの場合、1−31又は33−63の番号を付けることができ、64ビット・アドレスの場合、0−63の番号が付けられる。複数バイトの他のいずれかの固定長形式において、形式を構成するビットには、連続的に0から始まる番号が付けられる。エラー検出及び好ましくは訂正のために、各バイト又はバイトのグループと共に、1つ又は複数のチェックビットを伝送することができる。このようなチェックビットは、マシンによって自動的に生成され、プログラムにより直接制御することはできない。ストレージ容量は、バイト数で表現される。ストレージ−オペランド・フィールドの長さが命令のオペレーション・コードによって暗示されるとき、フィールドは固定長を有すると言われ、固定長は1バイト、2バイト、4バイト、8バイト、又は16バイトとすることができる。一部の命令については、より大きなフィールドが暗示されることがある。ストレージ−オペランド・フィールドの長さは暗示されず明示的に記述されているときには、フィールドは可変長を有すると言われる。可変長オペランドの長さは、1バイトのインクリメントにより変えることができる。情報がストレージ内に置かれるとき、ストレージへの物理パスの幅がストアされるフィールドの長さを上回り得るとしても、指定されたフィールド内に含まれるバイト位置の内容のみが置き換えられる。
情報の特定のユニットは、ストレージにおいて整数境界(integralboundary)上になければならない。そのストレージ・アドレスが、そのユニットのバイト単位での長さの倍数であるとき、情報のユニットに関して、境界は整数のものであると言われる。整数境界上にある2バイト、4バイト、8バイト、及び16バイトのフィールドには、特別な名称が与えられる。ハーフワード(halfword)は、2バイト境界上にある2つの連続したバイトのグループであり、かつ、命令の基本的な構成要素である。ワード(word)は、4バイト境界上にある4つの連続したバイトのグループである。ダブルワード(doubleword)は、8バイト境界上にある8つの連続したバイトのグループである。クワッドワード(quadword)は、16バイト境界上にある16個の連続したバイトのグループである。ストレージ・アドレスが、ハーフワード、ワード、ダブルワード、及びクワッドワードを指定するとき、アドレスの2進表現は、それぞれ、右端に1つ、2つ、3つ、又は4つの0ビットを含む。命令は、2バイトの整数境界上になければならない。大部分の命令のストレージ・オペランドは、境界合わせ(boundary alignment)要件をもたない。
命令及びデータ・オペランドに対して別個のキャッシュを実装するモデルにおいては、ストアが後にフェッチされる命令を変更するかどうかに関係なく、命令が後にフェッチされるキャッシュライン内にプログラムが格納される場合に、著しい遅延が生じることがある。
命令:
典型的には、CPUの動作は、ストレージ・アドレスの昇順で1度に1つずつ左から右に連続的に実行される、ストレージ内の命令によって制御される。順次動作の変更は、分岐、LOAD PSW、割り込み、SIGNAL PROCESSORオーダー、又は手作業の介入によってもたらされ得る。
好ましくは、命令は、2つの主要な部分:即ち、
・実行される動作を指定するオペレーション・コード(オペコード)
・随意的に、関係するオペランドの指示
を含む。
z/Architectureの命令形式が、図9−図14に示される。命令は、単にオペコード501を提供することができ、或いは、オペコードと、即値オペランド又はレジスタ若しくはメモリ内のオペランドを探し出すためのレジスタ指定子を含む種々のフィールドとを提供することもできる。オペコードは、1つ又は複数の特定の汎用レジスタ(GPR)といった暗黙的リソース(オペランド等)が用いられることをハードウェアに指示することができる。オペランドは、3つのクラス、即ち、レジスタ内に置かれるオペランド、即値オペランド、及びストレージ内のオペランドにグループ化することができる。オペランドは、明示的に指定される場合又は暗黙的に指定される場合がある。レジスタ・オペランドは、汎用レジスタ、浮動小数点レジスタ、アクセス・レジスタ、又は制御レジスタ内に置くことができ、レジスタのタイプは、オペコードによって識別される。オペランドを含むレジスタは、命令の中のRフィールドと呼ばれる4ビット・フィールド内のレジスタを識別することによって指定される。命令によっては、オペランドは、暗黙的に指定されたレジスタ内に置かれ、このレジスタは、オペコードにより暗黙的に示される。即値オペランドは命令の中に含まれるものであり、即値オペランドを含む8ビット、16ビット、又は32ビットのフィールドを、Iフィールドと呼ぶ。ストレージ内のオペランドの長さは、暗黙的に指定すること、ビット・マスクによって指定すること、命令内のLフィールドと呼ばれる4ビット又は8ビットの長さ指定により指定すること、又は、汎用レジスタの内容により指定することが可能である。ストレージ内のオペランドのアドレスは、汎用レジスタの内容をアドレスの一部として用いる形式により指定される。これにより、以下の:
簡略表記法を使用して完全なアドレスを指定すること、
汎用レジスタをオペランドとして用いる命令を用いて、アドレス操作を行うこと、
命令ストリームを変更することなく、プログラム手段によりアドレスを変更すること、
他のプログラムから受け取ったアドレスを直接用いて、データ域の記憶位置に関係なく操作を行なうこと、
が可能になる。
ストレージを参照するために用いられるアドレスは、命令のRフィールドが示すレジスタに含まれているか、又は、それぞれ、命令の中でBフィールド、Xフィールド、及びDフィールドにより指定されている基底アドレス、指標、及び変位から計算される。CPUがアクセス・レジスタ・モードにあるときは、Bフィールド又はRフィールドは、アドレスを指定するために用いられるのに加えて、アクセス・レジスタを指定することができる。命令の実行を記述するために、オペランドは、第1オペランド及び第2のオペランドとして、場合によっては、第3オペランド及び第4のオペランドとして示されることが好ましい。一般に、1つの命令実行には2つのオペランドが関与し、その結果は第1オペランドと置き換わる。
命令の長さは、1個、2個、又は3個のハーフワードであり、ストレージ内でハーフワード境界に合わせて配置する必要がある。命令形式を示す図9−図14を参照すると、各々の命令は、25個の基本形式:即ち、E501、I502、RI503、504、RIE505、551、552、553、554、RIL506、507、RIS555、RR510、RRE511、RRF512、513、514、RRS、RS516、517、RSI520、RSL521、RSY522、523、RX524、RXE525、RXF526、RXY527、S530、SI531、SIL556、SIY532、SS533、534、535、536、537、SSE541、及びSSF542のいずれかのものであり、RRFには3つの変形、RI、RIL、RS及びRSYには2つの変形、RIE及びSSには5つの変形がある。
形式の名前は、一般的な言葉で、操作に関係するオペランドのクラス、及びフィールドについての幾つかの詳細を示す。即ち:
・RISは、レジスタ及び即値操作及びストレージ操作を示す。
・RRSは、レジスタ間操作及びストレージ操作を示す。
・SILは、16ビットの即値フィールドを有するストレージ及び即値操作を示す。
I、RR、RS、RSI、RX、SI、及びSS形式では、命令の最初の1バイトが、オペコードを含む。E、RRE、RRF、S、SIL、及びSSE形式では、S形式の一部の形式では最初の1バイト内にオペコードがあることを除いては、命令の最初の2バイトがオペコードを含む。RI及びRIL形式では、命令の最初の1バイト及びビット位置12−15内にオペコードがある。RIE、RIS、RRS、RSL、RSY、RXE、RXF、RXY、及びSIY形式では、命令の最初の1バイト及び第6バイト内にオペコードがある。オペコードの最初又は唯一のバイトの最初の2ビットは、以下のように、命令の長さと形式を指定する。
RR、RRE、RRF、RRR、RX、RXE、RXF、RXY、RS、RSY、RSI、RI、RIE、及びRIL形式では、R1フィールドが示すレジスタの内容が、第1オペランドと呼ばれる。第1オペランドを含むレジスタは、「第1オペランド位置」と呼ばれ、「レジスタR1」と呼ばれることもある。RR、RRE、RRF、及びRRR形式では、R2フィールドは、第2オペランドを含むレジスタを示し、かつ、R1と同じレジスタを示すこともある。RRF、RXF、RS、RSY、RSI、及びRIE形式では、R3フィールドが使用されるかどうかは、命令によって決まる。RS及びRSY形式では、R3フィールドは、代わりに、マスクを指定するM3フィールドである場合もある。Rフィールドは、一般的な命令では汎用レジスタ又はアクセス・レジスタを指し、制御命令では汎用レジスタを指し、浮動小数点命令では浮動小数点レジスタ又は汎用レジスタを指す。汎用レジスタ及び制御レジスタについては、レジスタ・オペランドは、命令に応じて、64ビット・レジスタのビット位置32−63にあるか、又はレジスタ全体を占める。
I形式では、8ビットの即値データ・フィールド、即ち命令のIフィールドの内容が、直接オペランドとして使用される。SI形式では、8ビットの即値データ・フィールド、即ち命令のI2フィールドの内容が、直接第2オペランドとして使用される。第1オペランドは、B1フィールドとD1フィールドに指定され、長さは1バイトである。SIY形式では、D1フィールドの代わりにDH1フィールド及びDL1フィールドが用いられることを除いては、操作は同じである。ADD HALFWORD IMMEDIATE、COMPARE HALFWORD IMMEDIATE、LOAD HALFWORD IMMEDIATE、及びMULTIPLY HALFWORD IMMEDIATE命令のRI形式では、命令の16ビットのI2フィールドの内容が、直接符号付き2進整数として使用され、R1フィールドは第1オペランドを指定し、その長さは、命令に応じて、32ビット又は64ビットである。命令TEST UNDER MASK(TMHH、TMHL、TMLH、TMLL)については、I2フィールドの内容はマスクとして使用され、R1フィールドは、64ビットの長さの第1オペランドを指定する。
命令INSERT IMMEDIATE、AND IMMEDIATE、OR IMMEDIATE、及びLOAD LOGICAL IMMEDIATEについては、I2フィールドの内容は符号なし2進整数又は論理値として使用され、R1フィールドは、64ビットの長さの第1オペランドを指定する。RI及びRSI形式の相対・分岐命令については、16ビットのI2フィールドの内容が、ハーフワードの数を示す符号付き2進整数として使用される。この数値は、分岐命令のアドレスに加えられたものが、分岐アドレスを示す。RIL形式における相対・分岐命令の場合、I2フィールドは32ビットであり、同じように使用される。
RI及びRSI形式の相対・分岐命令については、16ビットのI2フィールドの内容が、ハーフワードの数を示す符号付き2進整数として使用される。この数値は、分岐命令のアドレスに加えられたものが、分岐アドレスを示す。RIL形式における相対・分岐命令の場合、I2フィールドは32ビットであり、同じように使用される。RIE形式の命令COMPARE IMMEDIATE AND BRANCH RELATIVE及びCOMPARE LOGICAL IMMEDIATE AND BRANCH RELATIVEについては、8ビットのI2フィールドの内容が、直接第2オペランドとして使用される。RIE形式の命令COMPARE IMMEDIATE AND BRANCH、COMPARE IMMEDIATE AND TRAP、COMPARE LOGICAL IMMEDIATE AND BRANCH、及びCOMPARE LOGICAL IMMEDIATE AND TRAPについては、16ビットのI2フィールドの内容が、直接第2オペランドとして使用される。RIE形式の命令COMPARE AND BRANCH RELATIVE、COMPARE IMMEDIATE AND BRANCH RELATIVE、COMPARE LOGICAL AND BRANCH RELATIVE、及びCOMPARE LOGICAL IMMEDIATE AND BRANCH RELATIVEについては、16ビットのI4フィールドの内容は、ハーフワードの数を示す符号付き2進整数として用いられ、これが命令のアドレスに加算されて分岐アドレスを形成する。
RIL形式の命令ADD IMMEDIATE、ADD LOGICAL IMMEDIATE、ADD LOGICAL WITH SIGNED IMMEDIATE、COMPARE IMMEDIATE、COMPARE LOGICAL IMMEDIATE、LOAD IMMEDIATE、及びMULTIPLY SINGLE IMMEDIATEについては、32ビットのI2フィールドの内容が、直接第2オペランドとして使用される。
RIS形式の命令については、8ビットのI2フィールドの内容が、第2オペランドとして使用される。SIL形式では、16ビットのI2フィールドの内容、直接第2オペランドとして使用される。以下に説明されるように、B1及びD1フィールドは、第1オペランドを指定する。
RSL、SI、SIL、SSE、及び殆どのSS形式では、B1フィールドで示される汎用レジスタの内容をD1フィールドの内容に加えて、第1オペランドのアドレスを形成する。RS、RSY、S、SIY、SS、及びSSE形式では、B2フィールドで示される汎用レジスタの内容をD2フィールド又はDH2及びDL2フィールドの内容に加えて、第2オペランド・アドレスを形成する。RX、RXE、RXF、及びRXY形式では、X2及びB2フィールドで示される汎用レジスタの内容をD2フィールド又はDH2及びDL2フィールドの内容に加えて、第2オペランド・アドレスを形成する。RIS及びRRS形式並びに1つのSS形式では、B4フィールドで示される汎用レジスタの内容をD4フィールドの内容に加えて、第4オペランド・アドレスを形成する。
単一の8ビット長のフィールドを有するSS形式では、命令AND(NC)、EXCLUSIVE OR(XC)、MOVE(MVC)、MOVE NUMERICS、MOVE ZONES、及びOR(OC)において、Lが、第1オペランド・アドレスが示すバイトの右側に付加するオペランド・バイトの数を指定する。従って、第1オペランドのバイト長は、0−255のLの長さコードに対応して、1−256である。格納結果は、第1オペランドと置き換わり、アドレスと長さで指定されるフィールドの外部に格納されることは決してない。この形式では、第2オペランドは、第1オペランドと同じ長さを有する。EDIT、EDIT AND MARK、PACK ASCII、PACK UNICODE、TRANSLATE、TRANSLATE AND TEST、UNPACK ASCII、及びUNPACK UNICODEに適用される、前述の定義の変形がある。
2つの長さフィールドを有するSS形式及びRSL形式では、L1は、第1オペランド・アドレスが示すバイトの右側に追加するオペランド・バイトの数を指定する。従って、第1オペランドのバイト長は、0−15のL1の長さコードに対応して、1−16である。同様に、L2は、第2オペランド・アドレスが示す記憶位置の右側に追加するオペランド・バイトの数を指定する。結果は第1オペランドと置き換わり、アドレスと長さで指定されているフィールドの外部に格納されることは決してない。第1オペランドが第2オペランドより長い場合、第2オペランドは、第1オペランドの長さに等しくなるまで左方向に拡張され、その拡張部分に0が入る。この拡張によって、ストレージ内の第2オペランドが変更されることはない。2つのRフィールドを有するSS形式では、MOVE TO PRIMARY、MOVE TO SECONDARY、及びMOVE WITH KEY命令により用いられる、R1フィールドが示す汎用レジスタの内容は、32ビットの符号なしの値であり、真の長さと呼ばれる。オペランドの長さは、どちらも有効長と呼ばれる。有効長は、真の長さ又は256のどちらか小さい方の長さである。命令では、条件コードを設定して、真の長さで指定された総バイト数を移動するためのループをプログラミングしやすくする。2つのRフィールドを有するSS形式はまた、LOAD MULTIPLE DISJOINT命令に使用する一連のレジスタ及び2つのストレージ・オペランドを指定するため、かつ、PERFORM LOCKED OPERATION命令に使用する1つ又は2つのレジスタと1つ又は2つのストレージ・オペランドを指定するためにも使用される。
B1、B2、X2、又はB4フィールドのいずれかが0である場合、それに対応するアドレス・コンポーネントが存在しないことを示す。存在しないコンポーネントについては、汎用レジスタ0の内容に関係なく、中間合計値を形成する際に0が使用される。変位が0であるということに、特別な意味はない。
現行PSWのビット31及び32は、アドレッシング・モード・ビットである。ビット31は拡張アドレッシング・モード・ビットであり、ビット32は基本アドレッシング・モード・ビットである。これらのビットは、アドレス生成により作成される実効アドレスのサイズを制御する。現行PSWのビット31及び32の両方とも0のとき、CPUは24ビット・アドレッシング・モードになっており、24ビットの命令実効アドレス及びオペランド実効アドレスが生成される。現行PSWのビット31が0であり、ビット32が1のとき、CPUは31ビット・アドレッシング・モードになっており、31ビットの命令実効アドレス及びオペランド実効アドレスが生成される。現行PSWのビット31及び32が両方とも1のとき、CPUは64ビット・アドレッシング・モードになっており、64ビットの命令実効アドレス及びオペランド実効アドレスが生成される。CPUによる命令の実行には、命令及びオペランドのアドレスの生成が必要とされる。
現行PSWが示す記憶位置から命令がフェッチされると、命令アドレスがその命令に含まれるバイト数だけ増加され、命令が実行される。次いで、次の順番の命令をフェッチするために新しい命令アドレスの値を用いて、同じステップが繰り返される。24ビット・アドレッシング・モードでは、命令アドレスは循環し、命令アドレス224−2の位置のハーフワードの次には、命令アドレス0の位置のハーフワードが続く。従って、24ビット・アドレッシング・モードでは、命令アドレスの更新の結果として、PSWビット位置104からの繰り上がりが生じる場合、その繰り上がりは失われる。31ビット又は64ビットのアドレッシング・モードでは、命令アドレスは同様に循環し、それぞれ命令アドレス231−2の位置又は264−2の位置にあるハーフワードの次には、命令アドレス0の位置にあるハーフワードが続く。それぞれPSWビット位置97又は64からの繰り上がりは失われる。
ストレージを参照するオペランド・アドレスは、中間値から導き出され、中間値は、命令のRフィールドで指定されているレジスタに含まれるか、又は、基底アドレス、指標、及び変位の3つの2進数の和として求められる。基底アドレス(B)は、命令内のBフィールドと呼ばれる4ビット・フィールドにプログラムで指定された汎用レジスタに含まれている、64ビットの数値である。基底アドレスは、各々のプログラム及びデータ域を個別にアドレス指定するための手段として使用することができる。基底アドレスは、配列型の計算では配列の位置を示し、レコード型の処理ではレコードを識別することができる。基底アドレスを使用して、ストレージ全体のアドレス指定が行なわれる。基底アドレスはまた、指標付けにも使用できる。
指標(X)は、命令内のXフィールドと呼ばれる4ビット・フィールドにプログラムで指定された汎用レジスタに含まれている、64ビットの数である。指標は、RX、RXE、及びRXY形式の命令によって指定されるアドレス内にのみ含まれる。RX−、RXE−、RXF−、及びRXY−形式の命令では、二重の指標付けが可能である、即ち、指標を使用して、配列の中の要素のアドレスを与えることができる。
変位(D)は、命令内のDフィールドと呼ばれるフィールドに含まれている12ビット又は20ビットの数値である。12ビット変位は符号なしであり、基底アドレスが指定する記憶位置を超えた最大4,095バイトまでの相対アドレッシングを提供する。20ビット変位は符号付きであり、基底アドレスの位置を超えた最大524,287バイトまで、又はその前に最大524,288バイトまでの相対アドレッシングを提供する。配列型の計算では、変位を使用して、1つの要素と関連した多数の項目のうちの1つを指定することができる。レコードの処理では、変位を使用して、レコード内の項目を識別することができる。12ビットの変位は、特定の形式の命令のビット位置20−31にある。幾つかの形式の命令では、第2の12ビットの変位も命令内にあり、ビット位置36−47にある。
20ビットの変位は、RSY、RXY、又はSIY形式だけの命令内にある。これらの命令において、Dフィールドは、ビット位置20−31内のDL(低)フィールドと、ビット位置32−39のDH(高)フィールドとから構成される。長変位ファシリティがインストールされた場合、変位の数値は、DLフィールドの内容の左にDHフィールドの内容を付加することによって形成される。長変位ファシリティがインストールされていない場合、変位の数値は、DLフィールドの内容の左に8つの0ビットを付加することによって形成され、DHフィールドの内容は無視される。
中間合計値を形成する際、基底アドレス及び指標は、64ビットの2進整数として扱われる。12ビットの変位は、12ビットの符号なし2進整数として扱われ、左側に52個の0ビットが付加される。20ビットの変位は、20ビットの符号付き2進整数として扱われ、左側に符号ビットに等しいビットが44個付加される。この3つは、64ビット2進整数として加算され、オーバーフローは無視される。合計値は常に64ビットの長さであり、生成アドレスを形成するための中間値として用いられる。中間値のビットには、0−63の番号が付けられる。B1、B2、X2、又はB4フィールドのいずれかが0である場合、それに対応するアドレス・コンポーネントが存在しないことを示す。存在しないコンポーネントについては、汎用レジスタ0の内容に関係なく、中間合計値を形成する際に0が使用される。変位が0であるということに、特別な意味はない。
Rフィールドが示す汎用レジスタの内容を使用してストレージ内のオペランドをアドレス指定することが命令の説明により指定されている場合、レジスタの内容が64ビットの中間値として使用される。
1つの命令で、アドレス計算とオペランドの位置の両方に同じ汎用レジスタを指定することができる。アドレス計算は、もしあれば、操作によりレジスタが変更される前に完了する。個々の命令定義の中で特に別の指定がない限り、生成されるオペランド・アドレスは、ストレージ内でのオペランドの最左端のバイトを指す。
生成されるオペランド・アドレスは常に64ビットの長さであり、ビットには0−63の番号が付けられている。生成アドレスを中間値から取得する方法は、現行のアドレッシング・モードによって決まる。24ビット・アドレッシング・モードでは、中間値のビット0−39は無視され、生成アドレスのビット0−39は0に強制的に設定され、中間値のビット40−63が、生成アドレスのビット40−63になる。31ビット・アドレッシング・モードでは、中間値のビット0−32は無視され、生成アドレスのビット0−32は0に強制的に設定され、中間値のビット33−63が、生成アドレスのビット33−63になる。64ビット・アドレッシング・モードでは、中間値のビット0−63が、生成アドレスのビット0−63になる。指標レジスタ及び基底アドレス・レジスタの中では、負の値を使用することができる。31ビット・アドレッシング・モードでは、これらの値のビット0−32は無視され、24ビット・アドレッシング・モードでは、これらの値のビット0−39は無視される。
分岐命令の場合、分岐が行われたときに次に実行される命令のアドレスを、分岐アドレスと呼ぶ。分岐命令に応じて、命令形式は、RR、RRE、RX、RXY、RS、RSY、RSI、RI、RIE、又はRILとすることができる。分岐アドレスは、RS、RSY、RX、及びRXY形式では、基底アドレス及び変位により指定され、さらに、RX及びRXY形式では、指標により指定される。これらの形式における中間値の生成は、オペランド・アドレスの中間値の生成と同じ規則に従って行われる。RR及びRRE形式では、R2フィールドが示す汎用レジスタの内容が、分岐アドレス形成の元となる中間値として使用される。汎用レジスタ0を、分岐アドレスを含むものとして指定することはできない。R2フィールドの値が0である場合は、その命令は分岐なしで実行される。
相対−分岐命令は、RSI、RI、RIE、及びRIL形式のものである。相対−分岐命令のRSI、RI、及びRIS形式では、I2フィールドの内容は、ハーフワードの数を示す16ビットの符号付き2進整数として扱われる。RIL形式では、I2フィールドの内容は、ハーフワードの数を示す32ビットの符号付き2進整数として扱われる。分岐アドレスは、相対−分岐命令のアドレスに、I2フィールドに指定されているハーフワードの数を加えたものである。
RSI、RI、RIE、又はRIL形式の相対分岐命令の場合の64ビットの中間値は、2つの加数の和であり、ビット位置0からのオーバーフローは無視される。RSI、RI、又はRIE形式では、COMPARE AND BRANCH RELATIVE、COMPARE IMMEDIATE AND BRANCH RELATIVE、COMPARE LOGICAL AND BRANCH RELATIVE、及びCOMPARE LOGICAL IMMEDIATE AND BRANCH RELATIVEにおいて、第1の加数が、I2フィールドについて上述したようにビットが付加されたI4フィールドの内容あるという点を除いて、第1の加数は、I2フィールドの内容の右側に1個の0ビットを付加し、左側にその内容の符号ビットと等しいビットを47個付加したものである。RIL形式では、第1の加数は、I2フィールドの内容の右側に1個の0ビットを付加し、左側にその内容の符号ビットと等しいビットを31個付加したものである。どの形式においても、第2の加数は、分岐命令の64ビット・アドレスである。分岐命令のアドレスは、次の順次命令をアドレス指定するために更新される前のPSW内の命令アドレスか、又は、EXECUTE命令が使用される場合は、EXECUTEのターゲットのアドレスである。EXECUTEを24ビット又は31ビット・アドレッシング・モードで使用している場合、分岐命令のアドレスは、ターゲット・アドレスの左側にそれぞれ40個又は33個の0を付加したものである。
分岐アドレスは常に64ビットの長さであり、ビットには0−63の番号が付けられる。分岐アドレスは、現行PSWのビット64−127と置き換わる。分岐アドレスを中間値から取得する方法は、アドレッシング・モードによって決まる。アドレッシング・モードを変更する分岐命令の場合は、新しいアドレッシング・モードが使用される。24ビット・アドレッシング・モードでは、中間値のビット0−39は無視され、分岐アドレスのビット0−39は0にされ、中間値のビット40−63が、分岐アドレスのビット40−63になる。31ビット・アドレッシング・モードでは、中間値のビット0−32は無視され、分岐アドレスのビット0−32は0にされ、中間値のビット33−63が分岐アドレスのビット33−63になる。64ビット・アドレッシング・モードでは、中間値のビット0−63が分岐アドレスのビット0−63になる。
幾つかの分岐命令では、指定された特定の条件を満たすかどうかによって、分岐するかどうかが決まる。条件が満たされていない場合は、分岐は行われず、通常の順序で命令が続行し、分岐アドレスは使用されない。分岐が行われる場合は、分岐アドレスのビット0−63が、現行PSWのビット64−127と置き換わる。分岐アドレスは、分岐操作の一部としてストレージにアクセスするためには使用されない。分岐アドレスが奇数であることに起因する指定例外、及び、分岐位置にある命令のフェッチに起因するアクセス例外は、分岐操作の一部として認識されるのではなく、代わりに、分岐位置にある命令の実行に関連した例外として認識される。
BRANCH AND SAVEなどの分岐命令で、分岐アドレス計算及びオペランド位置の両方に同じ汎用レジスタを指定することができる。分岐アドレス計算が完了してから、操作の残りの部分が実行される。
第4章の「制御」に記載されるプログラム状況ワード(PSW)には、プログラムの適正な実行のために必要な情報が含まれている。PSWは、命令の順序付けを制御し、現在実行中のプログラムとの関連におけるCPUの状態を保持及び提示するために使用される。アクティブなPSW、すなわち制御を行なっているPSWを、現行PSWと呼ぶ。分岐命令は、意志決定、ループ制御、及びサブルーチン・リンケージの機能を実行する。分岐命令は、現行PSWに新しい命令アドレスを導入することにより、命令の順序に影響を与える。16ビットのI2フィールドを有する相対−分岐命令では、基底レジスタを使用せずに、分岐命令の位置を基準としてプラス64K−2バイトまで、又はマイナス64Kバイトまでのオフセットで位置に、分岐することが可能になる。
意志決定のためのファシリティは、BRANCH ON CONDITION、BRANCH RELATIVE ON CONDITION、及びBRANCH RELATIVE ON CONDITION LONG命令により提供される。これらの命令は、ほとんどの算術操作、論理操作、及びI/O操作の結果を反映する条件コードを検査する。条件コードは、2ビットからなり、0、1、2及び3の4つの条件コード設定が可能である。
各設定の具体的な意味は、条件コードを設定する操作によって決まる。例えば、条件コードは、0である、0以外、第1オペランドが高い、等しい、オーバーフロー、及びサブチャネル使用中などの条件を反映する。一旦設定されると、条件コードは、異なる条件コードを設定させる命令により変更されるまで、変わらないままである。
BRANCH ON CONDITION、BRANCH RELATIVE ON CONDITION、及びBRANCH RELATIVE ON CONDITION LONG命令を用いて、アドレスの算術演算及びカウント操作の結果をテストすることにより、ループ制御を行なうことができる。特に使用頻度の高い算術とテストの組み合わせに使用する命令として、BRANCH ON COUNT、BRANCH ON INDEX HIGH、及びBRANCH ON INDEX LOW OR EQUALが提供され、これらの命令と同等の相対・分岐も提供される。これらの分岐は、これらのタスクに特化されているので、それらの性能が向上する。
アドレッシング・モードの変更が必要ない場合のサブルーチン・リンケージを行なう命令には、BRANCH AND LINK及びBRANCH AND SAVE命がある。(BRANCH AND SAVEに関するこの説明は、BRANCH RELATIVE AND SAVE及びBRANCH RELATIVE AND SAVE LONGにも適用される。)これらの命令はどちらも、新しい命令アドレスを導入するだけでなく、戻りアドレスとそれに関連した情報を保存することも可能である。戻りアドレスは、分岐命令をターゲットとするEXECUTE命令の場合は、EXECUTEの後に続く命令のアドレスであることを除いて、ストレージ内の分岐命令の後に続く命令アドレスである。
BRANCH AND LINK及びBRANCH AND SAVEのどちらの命令も、R1フィールドを有する。これらの命令は、それぞれ命令に応じたフィールドを使用して分岐アドレスを形成する。命令の働きは以下のように要約される。:
・24ビット・アドレッシング・モードでは、どちらの命令も、汎用レジスタR1のビット位置40−63に戻りアドレスを入れ、そのレジスタのビット0−31は変わらないままである。BRANCH AND LINKは、汎用レジスタR1のビット位置32−39に、命令長コードと、現行PSWからの条件コード及びプログラム・マスクを入れる。
・31ビットのアドレッシング・モードで、どちらの命令も、汎用レジスタR1のビット位置33−63に戻りアドレスを入れ、ビット位置32に1を入れ、レジスタのビット0−31は変わらないままである。
・64ビット・アドレッシング・モードでは、どちらの命令も、汎用レジスタR1のビット位置0−63に戻りアドレスを入れる。
・どのアドレッシング・モードにおいても、どちらの命令も現行アドレッシング・モードの制御下で分岐アドレスを生成する。これらの命令は、分岐アドレスのビット0−63をPSWのビット位置64−127に入れる。RR形式では、命令のR2フィールドが0であるときは、どちらの命令も分岐を行なわない。
24ビット又は31ビットのアドレッシング・モードでは、BRANCH AND SAVEは、基本アドレッシング・モード・ビット、即ちPSWのビット32を、汎用レジスタR1のビット位置32に入れることが分かる。BRANCH AND LINKは、31ビット・アドレッシング・モードの場合に同じことを行なう。BRANCH AND SAVE AND SET MODE及びBRANCH AND SET MODE命令は、リンケージ中にアドレッシング・モードの変更が必要な場合に使用するためのものである。これらの命令には、R1フィールド及びR2フィールドがある。以下にこれらの命令の働きを要約する。:
・BRANCH AND SAVE AND SET MODEは、汎用レジスタR1の内容をBRANCH AND SAVEの場合と同じに設定する。さらに、この命令は、拡張アドレッシング・モード・ビット、即ちPSWのビット31を、レジスタのビット位置63に入れる。
・BRANCH AND SET MODEは、R1が0以外のときは、以下のことを実行する。24ビット又は31ビット・モードでは、この命令は、PSWのビット32を汎用レジスタR1のビット位置32に入れ、レジスタのビット0−31及び33−63は変更しない。レジスタが命令アドレスを含む場合、レジスタのビット63は0でなければならないという点に留意されたい。64ビット・モードでは、この命令は、PSWのビット31(1つ)を汎用レジスタR1のビット位置63に入れ、レジスタのビット0−62は変更されないままである。
・R2が0以外のときは、どちらの命令も、以下のように、アドレッシング・モードを設定し、分岐を行なう。汎用レジスタR2のビット63が、PSWのビット位置31に入れられる。ビット63が0の場合は、レジスタのビット32がPSWのビット位置32に入れられる。ビット63が1の場合は、PSWのビット32は1に設定される。次いで、新しいアドレッシング・モードの制御下で、レジスタのビット63は0と見なされることを除いて、レジスタの内容に基づいて分岐アドレスが生成される。命令は、分岐アドレスのビット0−63をPSWのビット位置64−127に入れる。汎用レジスタR2のビット63は変更されないままなので、呼び出し先プログラムに入る時点で1になっていることがある。R2がR1と同じである場合は、指定された汎用レジスタ内の結果は、R1レジスタについて指定されている結果と同じになる。
割り込み(コンテキスト・スイッチ):
割り込み機構により、CPUが、構成の外部、構成の内部、又はCPU自体の中の条件の結果として、自身の状態を変化させることが可能になる。優先順位の高い条件に迅速に応答し、条件のタイプを即時に認識できるようにために、割り込み条件は、6つのクラス、すなわち、外部、入力/出力、マシン・チェック、プログラム、再始動、及び監視プログラム呼び出しにグループ化される。
割り込みは、現行PSWを旧PSWとして格納し、割り込みの原因を示す情報を格納し、新しいPSWをフェッチすることで構成される。処理は、新しいPSWの指定に従って再開する。通常、割り込みが発生したときに格納される旧PSWには、割り込みが発生しなかったとすれば次に実行されるはずだった命令のアドレスが含まれており、従って、中断されたプログラムの再開が可能である。プログラム割り込み及び監視プログラム呼び出し割り込みの場合、格納された情報は、最後に実行された命令の長さを識別するコードも含まれており、従って、プログラムが割り込みの原因に対処することが可能である。通常の応答が割り込みを発生させた命令の再実行である或るプログラム条件の場合は、命令アドレスは、最後に実行された命令を直接識別する。
再始動割り込みを除き、CPUが作動状態にあるときだけ、割り込みが発生する。再始動割り込みは、CPUが停止状態又は作動状態にあるときでも発生することがある。
いずれのアクセス例外も、その例外が関連している命令実行の一部として認識される。CPUが、使用可能でない記憶位置からプリフェッチしようと試みた場合、又は他の何らかのアクセス例外条件を検出したが、分岐命令又は割り込みにより命令シーケンスが変更された結果、命令が実行されない場合、命令は認識されない。どの命令でも、命令フェッチが原因で、アクセス例外が認識されることがある。さらに、ストレージ内のオペランドへのアクセスが原因で、命令実行に関連したアクセス例外が発生することがある。命令のフェッチを原因とするアクセス例外が示されるのは、例外を起こさずに命令の第1ハーフワードをフェッチできないときである。命令の第1ハーフワードにアクセス例外がないときは、命令の最初の2ビットに指定されている命令長に従って、その他のハーフワードについてアクセス例外が示されることがあるが、命令の第2又は第3のハーフワードにアクセスせずに命令を実行できる場合は、その未使用部分についてアクセス例外が示されるかどうかは、予測不能である。命令フェッチに関するアクセス例外の指示は全ての命令について同じなので、個々の命令定義の中ではカバーされない。
個々の命令の説明の中で特に明記されていない限り、オペランド位置へのアクセスに関連した例外には、以下の規則が適用される。フェッチ・タイプ・オペランドの場合は、アクセス例外が必ず示されるのは、操作を完了するために必要なオペランド部分についてのみである。フェッチ・タイプのオペランドの、操作の完了に必要ない部分については、アクセス例外が示されるかどうかは予測不能である。
格納タイプのオペランドの場合、オペランドのアクセス不能部分を使用せずに操作を完了できる場合であっても、オペランド全体についてアクセス例外が認識される。格納タイプ・オペランドの値が予測不能として定義される場合、アクセス例外が示されるかどうかは予測不能である。オペランド位置へのアクセスが原因でアクセス例外が認識されるたびに、命令の説明の中のプログラム例外のリストに、「アクセス」という語が含められる。また、このエントリには、どのオペランドが例外認識させ得るか、及び、そのオペランド位置へのフェッチ・アクセス又は格納アクセスのどちらで例外が認識されるかも示される。アクセス例外は、個々の命令について定義されたオペランドの部分についてのみ認識される。
操作例外は、CPUが無効なオペレーション・コードを有する命令を実行しようとしたときに認識される。そのオペレーション・コードが割り当てられていないものであるか、又は、そのオペレーション・コードを有する命令がCPUにインストールされていないことがある。操作は抑止される。命令長コードは、1、2、又は3である。操作例外は、0001(16進数)のプログラム割り込みコードにより示される(又は、同時にPERイベントも示される場合は、0081(16進数))。
一部のモデルでは、特殊機能又は特注機能の補助のため、又はそれらの一部として提供される命令などのように、本明細書では説明されていない命令を提供することができる。従って、本明細書で説明していないオペレーション・コードにより、必ずしも操作例外が認識されるとは限らない。さらに、これらの命令では、操作モードがセットアップされたり、又は、後続の命令の実行に影響を及ぼすような変更がマシンに加えられたりすることがある。このような操作が生じるのを回避するために、本明細書で説明されていないオペレーション・コードを有する命令は、そのオペレーション・コードに関連した特定の機能が望ましい場合に限り実行すべきである。
指定例外(specification exception)は、以下のいずれかが真であるときに認識される。
1.PSWの未割り当てのビット位置(即ち、ビット位置0、2−4、24−30、又は33−63のいずれか)に1が導入される。これは、早期PSW指定例外として処理される。
2.PSWのビット位置12に1が導入される。これは、早期PSW指定例外として扱われる。
3.次のいずれかの理由によりPSWが無効である:a.PSWのビット31が1であり、ビット32が0である。b.PSWのビット31及び32が、24ビット・アドレッシング・モードを示す0であり、PSWのビット64−103が全て0ではない。c.PSWのビット31が0であり、ビット32が、31ビット・アドレッシング・モードを示す1であり、PSWのビット64−96が全て0ではない。これは、早期PSW指定例外として扱われる。
4.PSWが奇数の命令アドレスを含む。
5.こうした整数境界の指定を必要とする命令で、オペランド・アドレスが整数境界を指していない。
6.偶数番号のレジスタ指定を必要とする命令のRフィールドにより、奇数番号の汎用レジスタが指定される。
7.拡張オペランドに、0、1、4、5、8、9、12、又は13以外の浮動小数点レジスタが指定される。
8.10進数演算の乗数又は除数が、15桁の数字と符号を超えている。
9.10進数の乗算又は除算において、第1オペランド・フィールドの長さが、第2オペランド・フィールドの長さより短いか又はこれと等しい。
10.CIPHER MESSAGE、CIPHER MESSAGE WITH CHAINING、COMPUTE INTERMEDIATE MESSAGE DIGEST、COMPUTE LAST MESSAGE DIGEST、又はCOMPUTE MESSAGE AUTHENTICATION CODEの命令が試みられ、汎用レジスタ0のビット57−63における機能コードは、未割り当ての又はインストールされていない機能コードを含む。
11.CIPHER MESSAGE又はCIPHER MESSAGE WITH CHAININGの実行が試みられ、R1又はR2フィールドは、奇数番号のレジスタ又は汎用レジスタ0を指示する。
12.CIPHER MESSAGE、CIPHER MESSAGE WITH CHAINING、COMPUTE INTERDIATE MESSAGE DIGEST、又はCOMPUTE MESSAGE AUTHENTICATION CODEの実行が試みられ、第2オペランドの長さは、指定された関数のデータ・ブロック・サイズの倍数ではない。クエリ関数には、この指定例外条件が適用されない。
13.COMPARE AND FORM CODEWORDの実行が試みられ、汎用レジスタ1、2、及び3は、最初に偶数値を含んでいない。
32.COMPARE AND SWAP AND STOREの実行が試みられ、次の条件のいずれかが存在する。:
・機能コードが、未割り当ての値を指定する。
・格納特性が、未割り当ての値を指定する。
・機能コードは0であり、第1オペランドはワード境界上に指定されない。
・機能コードは1であり、第1オペランドはダブルワード境界上に指定されない。
・第2オペランドは、格納値のサイズに対応する整数境界上に指定されない。
33.COMPARE LOGICAL LONG UNICODE又はMOVE LONG UNICODEの実行が試みられ、汎用レジスタR1+1又はR3+1の内容が、偶数のバイト数を指定しない。
34.COMPARE LOGICAL STRING、MOVE STRING、又はSEARCH STRINGの実行が試みられ、汎用レジスタ0のビット32−55が全て0ではない。
35.COMPRESSION CALLの実行が試みられ、汎用レジスタ0のビット48−51は、値0000及び0110−1111(2進数)のいずれかを有する。
36.COMPUTE INTERMEDIATE MESSAGE DIGEST、COMPUTE LAST MESSAGE DIGEST、又はCOMPUTE MESSAGE AUTHENTICATION CODEの実行が試みられ、次のいずれかが真である。:
・R2フィールドが、奇数番号のレジスタ又は汎用レジスタ0を指定する。
・汎用レジスタ0のビット56が0ではない。
37.CONVERT HFP TO BFP、CONVERT TO FIXED(BFP又はHFP)、又はLOAD FP INTEGER(BFP)の実行が試みられ、M3フィールドは有効な変更子を指定していない。
38.DIVIDE TO INTEGERの実行が試みられ、M4フィールドは有効な変更子を指定していない。
39.EXECUTEの実行が試みられ、ターゲット・アドレスは奇数である。
40.EXTRACT STACKED STATEの実行が試みられ、汎用レジスタR2のビット位置56−63のコードは、ASN及びLX再使用ファシリティがインストールされていない場合に4より大きく、或いは、このファシリティがインストールされている場合に5より大きい。
41.FIND LEFTMOST ONEの実行が試みられ、R1フィールドは、奇数番号のレジスタを指定する。
42.INVALIDATE DAT TABLE ENTRYの実行が試みられ、汎用レジスタR2のビット44−51は全てが0ではない。
43.LOAD FPCの実行が試みられ、FPCレジスタ内のサポートされていないビットに対応する第2オペランドの1又は複数のビットが1である。
44.LOAD PAGE−TABLE−ENTRY ADDRESSの実行が試みられ、命令のM4フィールドは0000−0100(2進数)以外のいずれかの値を含む。
45.LOAD PSWの実行が試みられ、第2オペランドのアドレスにおけるダブルワードのビット12が0である。この例外が認識されるかどうかは、モデルによって決まる。
46.MONITOR CALLの実行が試みられ、命令のビット位置8−11が0を含まない。
47.MOVE PAGEの実行が試みられ、汎用レジスタ0のビット位置48−51に0が含まれていないか、又は、レジスタのビット52及び53の両方とも1である。
48.PACK ASCIIの実行が試みられ、L2フィールドが31より大きい。
49.PACK UNICODEの実行が試みられ、L2フィールドが63より大きいか、又は偶数である。
50.PERFORM FLOATING POINT OPERATIONの実行が試みられ、汎用レジスタ0のビット32が0であり、ビット33−63の1つ又は複数のフィールドが無効であるか、又はインストールされていない機能を指定する。
51.PERFORM LOCKED OPERATIONの実行が試みられ、次のいずれかが真である。・汎用レジスタのTビット、即ちビット55が0であり、レジスタのビット56−63の機能コードが無効である。・汎用レジスタ0のビット32−54が全て0ではない。・アクセス・レジスタ・モードにおいて、ALETを含むパラメータ・リストを使用させる機能コードについて、R3フィールドが0である。
52.PERFORM TIMING FACILITY FUNCTIONの実行が試みられ、次のいずれかが真である。:・汎用レジスタ0のビット56が0ではない。・汎用レジスタ0のビット57−63が、未割り当ての又はインストールされていない機能コードを指定する。
53.PROGRAM TRANSFER又はPROGRAM TRANSFER WITH INSTANCEの実行が試みられ、次の全てが真である。:
・PSWの拡張アドレッシング・モード・ビットが0である。・命令のR2フィールドが示す汎用レジスタの基本アドレッシング・モード・ビット、即ちビット32が0である。・同じレジスタの命令アドレスのビット33−39が全て0ではない。
54.RESUME PROGRAMの実行が試みられ、次のいずれかが真である。:・現行PSW内に配置する場合、第2オペランドにおけるPSWフィールドのビット31、32及び64−127は有効ではない。次のいずれかが真である場合に、例外が認識される。:−ビット31及び32の両方とも0であり、ビット63−103が全て0ではない。−ビット31は0、ビット32は1であり、ビット64−96は全てが0ではない。−ビット31は1、ビット32は0である。−ビット127は1である。
・パラメータ・リストのビット0−12は全て0ではない。
55.SEARCH STRING UNICODEの実行が試みられ、汎用レジスタ0のビット32−47が全て0ではない。
56.SET ADDRESS SPACE CONTROL又はSET ADDRESS SPACE CONTROL FASTの実行が試みられ、第2オペランド・アドレスのビット52及び53が両方とも0ではない。
57.SET ADDRESSING MODE(SAM24)の実行が試みられ、PSW内の未更新の命令アドレスのビット0−39、PSWのビット64−103は全て0ではない。
58.SET ADDRESSING MODE(SAM31)の実行が試みられ、PSW内の未更新の命令アドレスのビット0−32、PSWのビット64−96は全て0ではない。
59.SET CLOCK PROGRAMMABLE FIELDの実行が試みられ、汎用レジスタ0のビット32−47は全て0ではない。
60.SET FPCの実行が試みられ、FPCレジスタ内のサポートされていないビットに対応する第1オペランドの1つ又は複数のビットが1である。
61.STORE SYSTEM INFORMATIONの実行が試みられ、汎用レジスタ0における機能コードが有効であり、次のいずれかが真である。:・汎用レジスタ0のビット36−55及び汎用レジスタ1のビット32−47が全て0ではない。・第2オペランド・アドレスが、4Kバイト境界上に境界合わせされない。
62.TRANSLATE TWO TO ONE又はTRANSLATE TWO TO TWOの実行が試みられ、汎用レジスタR1+1における長さが偶数のバイトを指定していない。
63.UNPACK ASCIIの実行が試みられ、L1フィールドが31より大きい。
64.UNPACK UNICODEの実行が試みられ、L1フィールドが63より大きいか、又は偶数である。
65.UPDATE TREEの実行が試みられ、汎用レジスタ4及び5の最初の内容は、24ビット・アドレッシング・モード又は31ビット・アドレッシング・モードにおいて8の倍数ではない、又は、64ビット・アドレッシング・モードにおいて16の倍数ではない。旧PSWにより識別される命令の実行は抑止される。しかしながら、早期PSW指定例外(原因1−3)の場合は、新PSWを導入する操作が完了するが、その直後に割り込みが発生する。命令長コード(ILC)は1、2、又は3であり、例外を生じさせた命令の長さを示すことが好ましい。命令アドレスが奇数(6−33ページの原因4)である場合は、ILCが1、2、又は3のいずれであるか予測不能である。早期PSW指定例外(原因1−3)のために例外が認識され、LOAD PSW、LOAD PSW EXTENDED、PROGRAM RETURN、又は割り込みによりその例外が導入された場合は、ILCは0である。例外がSET ADDRESSING MODE(SAM24、SAM31)により導入された場合、ILCは1であり、或いは、SET ADDRESSING MODEがEXECUTEのターゲットであった場合は、ILCは2である。例外が、SET SYSTEM MASK又はSTORE THEN OR SYSTEM MASKにより導入された場合は、ILCは2である。
プログラム割り込みは、プログラムの実行中に起きた例外及びイベントを報告するために使用される。プログラム割り込みにより、旧PSWは実記憶位置336−351に格納され、新PSWが実記憶位置464−479からフェッチされる。割り込み原因は、割り込みコードにより識別される。割り込みコードは、実記憶位置142−143に入れられ、命令長コードは実記憶位置141のバイトのビット位置5及び6に入れられ、そのビットの残りは0に設定され、実記憶位置140には0が格納される。原因によっては、割り込みの理由を識別する付加的な情報が実記憶位置144−183に格納される。PER−3ファシリティがインストールされている場合、プログラム割り込み動作の一部として、ブレーキング・イベント・アドレスレジスタの内容が、実記憶位置272−279に入れられる。PERイベント及び暗号操作例外を除いて、割り込みコードの右端7個のビット位置に置かれたコード値が、割り込みの原因となった条件を示す。1度に1つの条件しか示すことはできない。割り込みコードのビット0−7は、0に設定される。PERイベントは、割り込みコードのビット8が1に設定することにより示される。これが唯一の条件である場合は、ビット0−7及び9−15も0に設定される。PERイベントと同時に別のプログラム割り込み条件も示された場合、ビット8は1であり、ビット0−7及び9−15は、他の条件と同様に設定される。暗号操作例外は、割り込みコード0119(16進数)によって示されるか、又は、PERイベントも示される場合、0199(16進数)で示される。
対応するマスク・ビットが存在する場合、プログラム割り込みは、そのマスク・ビットが1であるときだけ起こり得る。PSW内のプログラム・マスクは4つの例外を制御し、FPCレジスタ内のIEEEマスクはIEEE例外を制御し、制御レジスタ0のビット33は、SET SYSTEM MASKが特殊操作例外を起こすかどうかを制御し、制御レジスタ8のビット48−63は、監視イベントに起因する割り込みを制御し、マスクの階層はPERイベントに起因する割り込みを制御する。いずれかの制御マスク・ビットが0であれば、条件は無視され、その条件は保留のまま残されることはない。
プログラム割り込み用の新PSWにPSW形式のエラーがあるか、又は、命令フェッチのプロセスにおいて例外が認識された場合、一連のプログラム割り込みが起きることがある。
プログラム例外として示される条件の幾つかは、チャネル・サブシステムにより認識されることもあり、その場合、例外は、サブチャネル状況ワード又は拡張状況ワードで示される。
データ例外によりプログラム割り込みが起きたとき、データ例外コード(DXC)が記憶位置147に格納され、記憶位置144−146には0が格納される。DXCは、種々のタイプのデータ例外条件を識別する。AFPレジスタ(付加的浮動小数点レジスタ)制御ビット、即ち、制御レジスタ0のビット45が1のとき、浮動小数点制御(FPC)レジスタのDXCフィールドにもDXCが入れられる。他のいずれかのプログラム例外が報告されても、FPCレジスタ内のDXCフィールドは変更されないままである。DXCは、データ例外の具体的な原因を示す、8ビットのコードである。
DXC2及び3は、相互排他的であり、いずれの他のDXCよりも優先順位が高い。従って、例えば、DXC2(BFP命令)は、いずれのIEEE例外よりも優先され、DXC3(DFP命令)は、いずれのIEEE例外又はシミュレートされたIEEE例外よりも優先される。別の例として、DXC3(DFP命令)及びDXC1(AFPレジスタ)の両方についての条件が存在する場合、DXC3が報告される。指定例外及びAFPレジスタ・データ例外の両方が該当する場合は、どちらが報告されるかは予測不能である。
アドレッシング例外は、CPUが構成内で使用可能でない主ストレージ位置を参照しようと試みた場合に認識される。主ストレージ位置が構成内で使用できないのは、その位置がインストールされていないとき、ストレージ・ユニットが構成内に存在しないとき、又はストレージ・ユニットの電源がオフであるときである。構成内で使用可能でないストレージ位置を指定しているアドレスを、無効であると言う。命令のアドレスが無効な場合、操作は抑止される。同様に、EXECUTEのターゲット命令のアドレスが無効な場合も、操作は抑止される。さらに、テーブル又はテーブル・エントリにアクセスする際にアドレッシング例外が生じた場合、操作単位が抑止される。この規則が適用されるテーブル及びテーブル・エントリは、ディスパッチ可能単位制御テーブル、一次ASN第2テーブル・エントリ、並びにアクセス・リスト、領域第1テーブル、領域第2テーブル、領域第3テーブル、セグメント・テーブル、ページ・テーブル、リンケージ・テーブル、リンケージ第1テーブル、リンケージ第2テーブル、エントリ・テーブル、ASN第1テーブル、ASN第2テーブル、権限テーブル、リンケージ・スタック、及びトレース・テーブル内のエントリである。領域第1テーブル、領域第2テーブル、領域第3テーブル、セグメント・テーブル、及びページ・テーブルに対する参照についてアドレッシング例外が生じた場合、動的アドレス変換の暗黙参照の場合も、LOAD PAGE−TABLE−ENTRY ADDRESS、LOAD REAL ADDRESS、STORE REAL ADDRESS、及びTEST PROTECTIONの実行と関連した参照の場合も、アドレッシング例外は抑止をもたらす。同様に、ディスパッチ可能単位制御テーブル、一次ASN第2テーブル・エントリ、アクセス・リスト、ASN第2テーブル、又は権限テーブルへのアクセスについてアドレッシング例外が生じた場合は、暗黙的なアクセス・レジスタ変換の場合も、又は、LOAD PAGE−TABLE−ENTRY ADDRESS、LOAD REAL ADDRESS、STORE REAL ADDRESS、TEST ACCESS、又はTEST PROTECTIONの一部として行われるアクセス・レジスタ変換の場合も、抑止がもたらされる。実行が抑止される一部の特定の命令を除いて、オペランド・アドレスの変換はできても、そのアドレスが使用不能の位置を示している場合、操作は終了される。終了の場合は、変更されるのは結果フィールドだけである。この文脈における「結果フィールド」という用語は、条件コード、レジスタ、及びいずれかの記憶位置のうち、命令により変更されるものとして指定されている位置が含まれる。
図15のRotate and Insert Selected Bits命令(図16のZビット、選択されたビットの開始ビット位置を指定するI3即値フィールド、選択されたビットの最終ビット位置を指定するI4フィールド、及び回転量を指定するI5フィールドを有する)がフェッチされ(図17)701、デコードされ、実行される。実行中、第2オペランドは、命令のR2フィールドによって特定されるレジスタ702から取得され703、第5オペランドにおいて指定されるビット数だけ左に回転される704。オペランドの左端ビット位置からシフトされた各ビットが、オペランドの右端ビット位置に再び入る。回転された第2オペランドの選択された705ビットは、命令のR1フィールドによって特定されるレジスタの第1オペランドの対応するビット位置の内容と置き換わる706。Zビットが1である場合、第1オペランドの選択されたビット以外のビットは0に設定される708。結果は、条件コードにより示される709。
汎用レジスタR2において、第2オペランドは変更されないままである。
I3フィールドのビット2−7(命令のビット18−23)は、回転後、第1オペランド及び第2オペランド内の選択されたビット範囲の開始ビット位置を指定する符号なし2進整数を含む。I4フィールドのビット2−7(命令のビット26−31)は、選択されたビット範囲の最終ビット位置(これを含めて)を指定する符号なし2進整数を含む。最終ビット位置が開始ビット位置より小さい場合、ビット範囲は、ビット63からビット0に循環(wrap around)する。
I5フィールドのビット2−7(命令のビット34−39)は、第2オペランドが左に回転されるビット数を指定する符号なし2進整数を含む。
I4フィールドのビット0(命令のビット24)は、0−残りのビットの制御(Z)を含む。Zビットは、第1オペランドの残りのビットがどのように設定されるかを制御する(つまり、あるとしたら、指定された範囲の外にあるビット)。Zビットが0である場合、第1オペランドの残りのビットは変更されない。Zビットが1である場合、第1オペランドの残りのビットは0に設定される。
好ましくは、今述べた命令の即値フィールドを図16に示す。
I3フィールドのビット0−1及びI4フィールドのビット1(命令のビット16−17及び25)は未使用であり、0を含むべきである、さもなければ、将来プログラムが互換性のある状態で動作しないことがある。I5フィールドのビット0−1(命令のビット32−33)は無視される。
条件コードを設定するために、汎用レジスタR1における結果は、64ビットの符号付き2進整数として扱われる。
命令を実行した結果として、条件コードが次のように設定される。:
0 結果は0
1 結果は0より小さい
2 結果は0より大きい
3 −−
一般的な命令拡張ファシリティがインストールされていない場合、命令の実行により、操作例外が発生することがある。
I5フィールドのビット2−7は、その第2オペランドが左に回転されるビット数を指定する符号なし2進整数を含むように定義されるが、右への回転量を有効に指定する負の値をコード化することができる。
0−残りのビットの制御と共に用いられるとき、ROTATE THEN INSERT SELECTED BITSは、シフト操作を行なう手段を提供する。
R1及びR2フィールドが同じレジスタを指示し、Zビットが1である場合、ROTATE THEN INSERT SELECTED BITSを用いて、レジスタの選択されたビット範囲をゼロにすることができる。この技術は、レジスタの全64ビットをゼロにすることはできないことに留意されたい。
アセンブラ構文では、回転量を含むI5オペランドが随意的に考えられる。I5フィールドがコード化されない場合、回転量が0であることを意味する。
次の例は、汎用レジスタ8内に含まれる仮想アドレスの種々のDAT−テーブル指標を抽出するために、ROTATE THEN INSERT SELECTED BITS命令を使用することを示す。この例は、結果レジスタの残りのビットを0に設定するために、0−残りのビットの制御を使用することを示す。
汎用レジスタ8の仮想アドレスは、123456789ABCDEF0(16進数)であると仮定される。
RISBG 1,8,53,128+63,11 領域第1指標を得る。
RISBG 2,8,53,128+63,22 領域第2指標を得る。
RISBG 3,8,53,128+63,33 領域第3指標を得る。
RISBG 4,8,53,128+63,44 セグメント指標を得る。
RISBG 5,8,56,128+63,52 ページ指標を得る。
RISBG 6,8,52,128+63,0 バイト指標を得る。
各々のRISBGに続く条件コードは2である。完了時、汎用レジスタ1−6は、それぞれ、以下のとおり、領域第1指標、領域第2指標、領域第3指標、セグメント指標、ページ指標、及びバイト指標を含む。:
GR1: 0000000000000091 (RFX)
GR2: 0000000000000515 (RSX)
GR3: 00000000000004F1 (RTX)
GR4: 00000000000001AB (SX)
GR5: 00000000000000CD (PX)
GR6:0000000000000EF0 (BX)
以下の例は、64ビットの値をLビットだけ左にシフトすることを示す。:
RISBG R1,R2,0,X'80'+63-L,L
以下の例は、32ビットの値をRビットだけ右にシフトし、左端の32ビットを0に設定することを示す。:
RISBG R1,R2,32+R,X'80'+63,-R
以下の例は、汎用レジスタ3のビットS−Eをゼロにすることを示す。
RISBG 3,3,mod64(E+1),128+mod64(S-1),0
Mod64は、3F(16進数)を有する丸括弧内の値を有効に論理積演算するモジュロ関数を表す。
上記は、1つのコンピュータ・システムの実施形態の用語及び構造の理解に有用である。本発明は、z/Architecture又はこれについて提供された説明に限定されるものではない。本発明は、ここでの教示を有する他のコンピュータ製造業者の他のコンピュータ・アーキテクチャに有利に適用することが可能である。
本発明の好ましい実施形態がここに示され、説明されたが、本発明は、ここで開示される精密な構成に限定されるものではないこと、及び、添付の特許請求の範囲に定められる本発明の範囲内にある全ての変更及び修正に対する権利が保持されることを理解すべきである。

Claims (6)

  1. コンピュータを動作させる方法であって、
    プログラム内のrotate−then−insert命令をフェッチするステップであって、前記rotate−then−insert命令は、コンピュータ・アーキテクチャのために定義されたものであり、かつ、オペコード・フィールドと、第1レジスタ・フィールド(R2)と、第2レジスタ・フィールド(R1)と、Zビットとを含み、前記第1レジスタ・フィールドは複数の汎用レジスタの1つを指定し、前記第2レジスタ・フィールドは前記汎用レジスタの1つを指定する、ステップと、
    前記第1レジスタ・フィールドによって指定された第1レジスタから第1オペランドを取得することと、
    前記第1オペランドをある回転量だけ回転させて回転値を生成することであって、前記回転はビットをより上位の位置に向けて有効にシフトさせ、かつ、ビットを前記上位のビット位置から下位のビット位置に有効にシフトさせることと、
    前記回転値の部分を選択することと、
    前記Zビットが0であることに応答して、前記選択された部分を前記第2レジスタの前記第2オペランドの第2オペランド部分に保存することであって、前記第2オペランド部分は前記選択された部分のビット位置に対応し、前記第2オペランド部分以外の前記第2レジスタの全ての他のビットは、前記保存操作により前記第2レジスタにおいて変更されないことと、
    前記Zビットが1であることに応答して、前記選択された部分を前記第2レジスタの前記第2オペランドの第2オペランド部分に保存することであって、前記第2オペランド部分は前記選択された部分のビット位置に対応し、前記第2オペランド部分以外の前記第2レジスタの全ての他のビットは、前記保存操作により前記第2レジスタにおいて0に設定されることと、
    実行のために次の命令に続行することと、
    を含む前記rotate−then−insert命令を実行するステップと、
    を含む方法。
  2. 前記rotate−then−insert命令は、選択される前記部分の開始ビット位置を示す第1の値を含む第1即値フィールド(I3)と、選択される前記部分の最終ビット位置を示す第2の値を含む第2即値フィールド(I4)と、前記回転量を有する第3即値フィールド(I5)とをさらに含み、前記方法は、
    前記第1の値及び前記第2の値を用いて、前記回転値の前記部分を選択するステップと、
    前記回転値の前記選択された部分が0であることに応答して、前記回転値の前記選択された部分が0であることを示す条件コードを設定するステップと、
    前記回転値の前記選択された部分が0より大きいことに応答して、前記回転値の前記選択された部分が0より大きいことを示す条件コードを設定するステップと、
    前記回転値の前記選択された部分が0より小さいことに応答して、前記回転値の前記選択された部分が0より小さいことを示す条件コードを設定するステップと、
    を含む、請求項1に記載の方法。
  3. 前記rotate−then−insert命令はビット0−47から成り、前記オペコードは、ビット0−7から成る第1オペコード部分と、ビット40−47から成る第2オペコード部分とを含み、前記第2レジスタ・フィールド(R1)はビット8−11から成り、前記第1レジスタ・フィールド(R2)はビット12−15から成り、前記Zビットはビット24であり、前記第1即値フィールド(I3)はビット16−23から成り、前記第2即値フィールド(I4)はビット25−31から成り、前記回転量(I5)はビット34−39から成る、請求項2に記載の方法。
  4. 前記コンピュータ・アーキテクチャのために定義された前記rotate−then−insert命令は、代替的なコンピュータ・アーキテクチャの中央処理装置によってフェッチ及び実行され、
    前記方法は、前記rotate−then−insert命令を解釈して、前記rotate−then−insert命令の動作をエミュレートするための所定のソフトウェア・ルーチンを特定するステップをさらに含み、
    前記rotate−then−insert命令を実行するステップは、前記所定のソフトウェア・ルーチンを実行して、前記rotate−then−insert命令を実行するための前記方法のステップを実施するステップを含む、請求項1に記載の方法。
  5. コンピュータ・システムであって、
    メモリと、
    前記メモリと通信状態にあり、かつ、メモリから命令をフェッチするための命令フェッチ要素と、フェッチされた命令を実行するための1つ又は複数の実行要素とを含むプロセッサと、
    を備え、
    前記コンピュータ・システムは、前記請求項のいずれかに記載の方法を実施するように構成される、コンピュータ・システム。
  6. 処理回路により読み取り可能であり、請求項1−4のいずれかの方法のステップをコンピュータに実行させるコンピュータ・プログラム。
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